(57)【要約】 脳波インタフェースの項目選択において、識別精度の向上と意図伝達時間の短縮を両立する。 脳波インタフェースシステムは、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示する提示部と、複数の選択肢をそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、ユーザの脳波信号を計測する生体信号検出部と、脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用してユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、推定された当該１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、当該１つの選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された選択肢がユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と、確認判定部の判定結果に応じた処理を実行する出力部とを備えている。
2011105000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示する提示部と、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、
前記ユーザの脳波信号を計測する生体信号検出部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記１つの選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じた処理を実行する出力部と
を備えた脳波インタフェースシステム。
【請求項２】
前記推定部および前記確認点滅制御部の少なくとも一方は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる回数、および／または、前記確認点滅の回数を調整する、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項３】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、
前記確認点滅制御部は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記推定部によって推定された前記選択肢が前記ユーザにとってどの程度確からしいかを示す指標である確信度を算出し、前記確信度が高い場合には前記確認点滅の回数を減らし、前記確信度が低い場合には前記確認点滅の回数を増加させる、請求項２に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項４】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、
前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出し、
前記確信度が予め定められた閾値以上のときは、前記判定部は確信度が高いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を減少させ、
前記確信度が予め定められた閾値より小さいときは、前記判定部は、確信度が低いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を増加させる、請求項２に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項５】
前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位の波形と、予め保持していた再試行要求時のテンプレート波形とに基づいて計算される類似度を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出する、請求項２または３に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項６】
前記判定部における、前記推定部の推定結果が誤りと判定された割合を利用して、前記選択点滅制御部は、選択肢の点滅回数を調整する、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項７】
前記判定部によって前記推定部の推定結果が誤りと判定されたときにおいて、
推定結果が誤りと判定された割合が所定の値以上の場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を増加させ、推定結果が誤りと判定された割合が前記所定の値より小さい場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を減少させる、請求項５に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項８】
前記確認点滅制御部によって制御される確認点滅の回数は、前記選択点滅制御部によって制御される選択点滅の回数よりも多い、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項９】
前記推定部は、前記事象関連電位の所定の成分の振幅が最大となったときの選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると推定し、
推定された前記選択肢を前記判定部が誤りであると判定したときにおいて、前記推定部は、前記所定の成分の振幅が２番目に大きかったときの選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると推定しなおす、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項１０】
前記推定部は、各選択肢の点滅を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における、事象関連電位の陽性の極大値、又は、各選択肢の点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における、事象関連電位の陰性の極小値を利用して、前記ユーザの所望の選択肢を推定する、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項１１】
前記判定部は、推定された前記選択肢の確認点滅を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における事象関連電位の陽性の極大値であるＰ３００、又は、推定された前記選択肢の確認点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における事象関連電位の陰性の極小値であるＮ２００を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項１２】
前記推定部は、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位のうち、予め定められた特徴成分を有する事象関連電位に対応する選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢として推定する、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項１３】
前記判定部は、前記１つの選択肢の点滅を起点とした事象関連電位が、予め定められた特徴成分を有する場合、前記１つの選択肢が前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると判定し、前記１つの選択肢の点滅を起点とした事象関連電位が、予め定められた特徴成分を有しない場合、前記１つの選択肢が前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢ではないと判定する、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項１４】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部においてそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、
生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と
を備え、前記判定部の判定結果に応じた処理を出力部に実行させる、脳波インタフェース提供装置。
【請求項１５】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示するステップと、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、
前記ユーザの脳波信号を計測するステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、
判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を実行するステップと
を包含する、脳波インタフェースシステムの実行方法。
【請求項１６】
脳波インタフェース提供装置に実装されるコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部に提示させるステップと、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、
生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号を受け取るステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、
判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を出力部に実行させるステップと
を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳波を用いてユーザの意図を推定する脳波インタフェースシステムに関する。より具体的には、推定したユーザの意図（選択された選択肢）が正しいか否かを確認する機能を備えた脳波インタフェースシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで日常生活に用いる様々な機能を有する機器が提案されている。ユーザはこれらの機器を操作することで、所望の情報を取得したり、機器が有するサービスを受けている。【０００３】
近年、機器の数自体の増加又は機器を使わないと得られない情報の増加により、ユーザが機器への操作指示を行うために用いるインタフェースを、ユーザが容易に操作できるようにする必要性が年々高まっている。例えば、情報機器（テレビ、携帯電話、ＰＤＡ等）においては、ユーザが画面を見ながら情報機器の操作項目（メニュー項目）である選択肢を選択することで、機器操作を行っている。その操作入力を行う方法としては、ボタンを押す、カーソルを移動させて決定する、画面を見ながらマウスを操作する、などの方法が用いられていた。しかし、例えば、家事、育児や、自動車の運転中など、両手が機器操作以外の作業のために使えない場合は、操作が実行できないこともあった。【０００４】
これに対して、ユーザの生体信号を利用した入力方法がある。非特許文献１では、脳波の事象関連電位を用いてユーザが選択したいと思っている選択肢を識別する技術が開示されている。具体的には、選択肢をランダムにハイライトし、ユーザが選択したいと思っている選択肢がハイライトされた時点を起点に約３００ミリ秒後に出現する事象関連電位（Ｐ３００と呼ばれることが多い）の波形を利用して、選択肢の推定を実現している。【０００５】
ここで、「事象関連電位」とは、脳波の一部であり、外的あるいは内的な事象に時間的に関連して生じる脳の一過性の電位変動をいう。【０００６】
この技術によって、ユーザは両手がふさがっている場合でも、また病気等により手足が動かせない状況においても選択したいと思った選択肢が選択でき、機器操作等のインタフェースが実現できる。また特許文献１においても、同様に事象関連電位を用いた脳波インタフェースの例が説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７５６１９号公報（Ｐ３００−ＢＣＩの例）
【特許文献２】特開２００５−３４６２０号公報（Ｐ３００−ＢＣＩの例２、加算回数の表示も含む）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｄｏｎｃｈｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｔｈｅ  Ｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ：Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓｐｅｅｄ  ｏｆ  ａ  Ｐ３００−Ｂａｓｅｄ  Ｂｒａｉｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ”，ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＲＥＨＡＢＩＬＩＴＡＴＩＯＮ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，  Ｖｏｌ．８，  Ｎｏ．２，  Ｊｕｎｅ  ２０００
【非特許文献２】入戸野宏、「心理学のための事象関連電位ガイドブック」、第６９ページ、北大路書房、２００５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、脳波信号はゆらぎを持つ微弱な信号でありノイズも多く含まれる。そしてノイズ混入を完全になくすことは難しい。１回の脳波計測では所望の事象関連電位が得られないことも多いため、常に正確にユーザの意図が判別できるわけではない。【００１０】
このため、同じ条件での事象関連電位を複数回取得し加算平均をすることで、条件とは無相関に発生するノイズ成分を相殺して所望の脳波成分のみを得る方法が知られている。生理心理実験等においては、事象関連電位を数十回加算する必要があるとされる。例えば非特許文献２には、「今回の測定対象のようなＰ３（Ｐ３００）のような１０μＶを超える大きな電位は、約２０回の加算で安定した波形が得られると言われている。」との記載がある。【００１１】
図１６は、脳波インタフェースにおける事象関連電位の加算回数および識別率の関係を示す。図１６は、非特許文献１のＦｉｇ．３の抜粋である。ただし、横軸は加算回数に変換して表示してある。【００１２】
図１６の横軸は加算回数、縦軸は非特許文献１の脳波インタフェースにおける識別率を示す。図１６に表示された２本の線は異なる解析方法の結果を示している。図１６からは、加算回数を増やすと識別率が向上すること、および、加算回数が少ない場合には、１００％の判別率には至らないことを読み取ることができる。例えば、１６回や３２回の加算を行う場合には１００％に近い識別率が得られるが、１回や２回の加算では３０−５０％の識別率しか得られていない。多くの判別手法では複数回の加算平均の波形を使って８０％−９０％程度の判別率を実現したと報告している。この状況では、脳波インタフェースの使用時には、機器が必ずしも全ての操作時に正しく判別できるとは限らない。例えば、１０回程度の操作に対して１〜２回の失敗事例が含まれることを意味する。【００１３】
特許文献２においても、事象関連電位の加算回数を検討した結果が開示されている。特許文献２の段落００５０においては、５種類の単語の各々につき、加算回数を８回〜２２回まで実験的に変化させている。この場合の実験結果は、特許文献２の段落番号００５８の表２に示されている。特許文献２では、最も識別率が高くなったときの加算回数は１０回〜２０回となったことが報告されている。【００１４】
基本的には、加算回数を増加させればさせるほどノイズの影響は減るため識別精度は向上することが期待される。しかしながら、加算回数を増やすとユーザがインタフェースに注意を向けなければならない時間が増加する。特許文献２では、選択肢を１００回も点滅させる必要がある。選択肢が１００回点滅するまでの間に、被験者は選択したいと思っている選択肢が点灯するのを待ち、点灯した場合に選択したいと思う必要がある。よって、被験者は長時間にわたって意識的な注意状態を維持することが必要であると考えられる。選択に要する時間は、点滅周期に依存する。特許文献２においては１００回の提示に約１分かかるとされている(特許文献２の段落００５０)。【００１５】
上述した説明を総合すると、加算回数を増やして識別精度を向上することと、加算回数を減らしてユーザがインタフェースに注意を向ける時間を短縮することの間にはトレードオフの関係があるといえる。【００１６】
本発明の目的は、脳波インタフェースの項目選択において、識別精度の向上と意図伝達時間の短縮とを両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による脳波インタフェースシステムは、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示する提示部と、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、前記ユーザの脳波信号を計測する生体信号検出部と、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記１つの選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じた処理を実行する出力部とを備えている。【００１８】
前記推定部および前記確認点滅制御部の少なくとも一方は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる回数、および／または、前記確認点滅の回数を調整してもよい。【００１９】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、前記確認点滅制御部は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記推定部によって推定された前記選択肢が前記ユーザにとってどの程度確からしいかを示す指標である確信度を算出し、前記確信度が高い場合には前記確認点滅の回数を減らし、前記確信度が低い場合には前記確認点滅の回数を増加させてもよい。【００２０】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出し、前記確信度が予め定められた閾値以上のときは、前記判定部は確信度が高いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を減少させ、前記確信度が予め定められた閾値より小さいときは、前記判定部は、確信度が低いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を増加させてもよい。【００２１】
前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位の波形と、予め保持していた再試行要求時のテンプレート波形とに基づいて計算される類似度を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出してもよい。【００２２】
前記判定部における、前記推定部の推定結果が誤りと判定された割合を利用して、前記選択点滅制御部は、選択肢の点滅回数を調整してもよい。【００２３】
前記判定部によって前記推定部の推定結果が誤りと判定されたときにおいて、推定結果が誤りと判定された割合が所定の値以上の場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を増加させ、推定結果が誤りと判定された割合が前記所定の値より小さい場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を減少させてもよい。【００２４】
前記確認点滅制御部によって制御される確認点滅の回数は、前記選択点滅制御部によって制御される選択点滅の回数より多くてもよい。【００２５】
前記推定部は、前記事象関連電位の所定の成分の振幅が最大となったときの選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると推定し、推定された前記選択肢を前記判定部が誤りであると判定したときにおいて、前記推定部は、前記所定の成分の振幅が２番目に大きかったときの選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると推定しなおしてもよい。【００２６】
前記推定部は、各選択肢の点滅を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における、事象関連電位の陽性の極大値、又は、各選択肢の点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における、事象関連電位の陰性の極小値を利用して、前記ユーザの所望の選択肢を推定してもよい。【００２７】
前記判定部は、推定された前記選択肢の確認点滅を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における事象関連電位の陽性の極大値であるＰ３００、又は、推定された前記選択肢の確認点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における事象関連電位の陰性の極小値であるＮ２００を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定してもよい。【００２８】
前記推定部は、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位のうち、予め定められた特徴成分を有する事象関連電位に対応する選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢として推定してもよい。【００２９】
前記判定部は、前記１つの選択肢の点滅を起点とした事象関連電位が、予め定められた特徴成分を有する場合、前記１つの選択肢が前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると判定し、前記１つの選択肢の点滅を起点とした事象関連電位が、予め定められた特徴成分を有しない場合、前記１つの選択肢が前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢ではないと判定してもよい。【００３０】
本発明による脳波インタフェース提供装置は、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部においてそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部とを備え、前記判定部の判定結果に応じた処理を出力部に実行させる。【００３１】
本発明による、脳波インタフェースシステムの実行方法は、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示するステップと、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、前記ユーザの脳波信号を計測するステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を実行するステップとを包含する。【００３２】
本発明によるコンピュータプログラムは、脳波インタフェース提供装置に実装されるコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部に提示させるステップと、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号を受け取るステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を出力部に実行させるステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の脳波インタフェースシステムによれば、機器がユーザの所望の選択肢を誤判定した場合を検出でき、再試行や自動的な誤り補正が実現される。これにより、脳波インタフェースによるユーザの意図を効率的に伝達できるようになるため、ユーザのインタフェース操作効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】家庭用のテレビを利用した例による、本願発明者らが想定する脳波インタフェースシステム１の構成および利用環境を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における脳波インタフェースシステム１の構成図である。
【図３】（ａ）は、従来の脳波インタフェースシステムの処理の手順を示すフローチャートであり、（ｂ）は、本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、脳波インタフェースが起動されたときに表示されるメニュー画面２１の一例を示す図であり、（ｂ）は、各選択肢の点滅を起点として測定された脳波信号の事象関連電位の波形２４ａ〜２４ｄを示す図である。
【図５】本願発明者らが、図４で説明した脳波インタフェースを用いた実験を実施した時の、加算回数と識別精度（識別率）との関係を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は確認点滅を含む実施形態１による脳波インタフェースシステム１の画面イメージを示す図である。
【図７】脳波インタフェースで選択肢が決定されるまでの時間を従来法と比較した結果を示す図である。
【図８】加算回数による選択判定と確認判定の精度の違いを示す図である。
【図９】抽出したい条件（Ｔａｒｇｅｔ）および抽出したくない条件（Ｃｏｎｔｒｏｌ）の事象関連電位を比較して、有意差の有無を調べた結果を示す図である。
【図１０】識別精度の個人差の例を示す図である。
【図１１】ユーザＡおよびユーザＢの各々について、様々な点滅回数の組み合わせにおける意思伝達時間および識別精度の分布を示す図である。
【図１２】実施形態２による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】脳波インタフェースシステム１での実験データの分析結果を示す図であり、（ｂ）は、図１３（ａ）の実験データに基づき、補正の効果を検討した結果を示す図である。
【図１４】誤推定検出と選択肢の補正手順を示すフローチャートである。
【図１５】脳波ＩＦ提供装置４のハードウェア構成を示す図である。
【図１６】脳波インタフェースにおける事象関連電位の加算回数と識別率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本願発明者らは、２つの点に着眼して本願発明にかかる脳波インタフェースシステムをなすに至った。
【００３６】
まず第１に、本願発明者らは、識別方法を改善したとしても発生してしまうと考えられるユーザ所望の選択肢の誤推定時における、ユーザの反応に着目した。そして、誤推定であることをユーザの事象関連電位から特定できることを見出した。具体的には、脳波インタフェースシステムは、ユーザの脳波を利用して選択肢を推定した後、推定したその選択肢を点滅させてユーザの脳波に含まれる事象関連電位を測定する。そして、後述する事象関連電位のＰ３００成分等の信号成分を利用すると、その推定された選択肢が意図した選択肢であったか否かを確認できる。これにより、推定精度を向上させることができる。
【００３７】
第２に、本願発明者らは、上述した推定結果の選択肢を点滅させて、推定結果がユーザの意図した選択肢であったか否かを確認する場合には、点滅回数を効率的に少なく抑えることができることも見出した。選択肢を推定する際に各選択肢を点滅させる場合には、点滅回数を１回増加させるとすると選択肢の個数分だけ全体の点滅回数が増加することになる。しかし、ユーザの意図を確認するために推定された選択肢だけを点滅させる場合には、全体の点滅回数の増加分は、推定結果として得られた選択肢の１回の点滅分だけである。よってユーザの意図を推定してから、誤推定であったと判定するまでの時間を短縮できる。
【００３８】
これらにより、ユーザの意図を推定した後において、その推定が正しかったかどうかを確認できる脳波インタフェースシステムを得ることができる。そして誤推定であったと確認された場合には、その確認結果を、推定のやり直し（再試行）や選択肢の補正に活用できる。
【００３９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による脳波インタフェースシステムの実施形態を説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本願発明者らは、将来的には装着型の脳波計と装着型のディスプレイとを組み合わせた環境で脳波インタフェースシステムが構築されることを想定している。ユーザは脳波計とディスプレイとを装着し、装着型ディスプレイを利用してコンテンツの視聴や画面の操作を行う。また、他には、家庭用のテレビと装着型の脳波計とを組み合わせた家庭内などの環境でも脳波インタフェースシステムが構築されることを想定している。ユーザはテレビを見るときに、脳波計を装着し、脳波インタフェースを利用してコンテンツの視聴や画面の操作を行うことができる。
【００４１】
ここで、「脳波インタフェース」とは、ユーザの意図を脳波によって推定し、その意図を機器に伝達することによって機器を操作するインタフェースをいう。脳波インタフェースでは、ユーザの脳波とユーザの意図（機器操作）とが対応付けられており、それにより、ユーザの脳波から、そのときユーザが希望する機器操作を推定することが可能になる。
【００４２】
たとえば、図１は、家庭用のテレビを利用した例による、本願発明者らが想定する脳波インタフェースシステム１の構成および利用環境を示す。この脳波インタフェースシステム１は後述する実施形態１の脳波インタフェースシステムの構成に対応させて例示されている。
【００４３】
脳波インタフェースシステム１は、ユーザ１０の脳波信号を利用してＴＶ１１を操作するインタフェースを提供するシステムである。ユーザ１０の脳波信号はユーザが頭部に装着した生体信号検出部１３によって取得され、無線または有線で脳波インタフェース部２（「脳波ＩＦ部２」とも表記する。）に送信される。ＴＶ１１に内蔵された脳波ＩＦ部２は、脳波の一部を構成する事象関連電位のＰ３成分（あるイベントが生じた時刻を起点として、その時刻から３００ｍｓ前後の脳波中の事象関連電位の成分をいう。「Ｐ３００成分」とも呼ばれる。）を利用してユーザの選択意図を推定する。チャンネルの切り替えなどの動作を行う。
【００４４】
結果確認部３は、脳波ＩＦ部２の推定結果が、ユーザの所望する意図の推定が行えているか否かを確認するための処理を行う。そして、ユーザの意図の推定ができていないと判定したときは、結果確認部３は、推定選択肢の補正を行い、または、脳波インタフェースを利用してユーザに再度選択肢を選択させる。これにより、脳波インタフェースシステム１においてユーザの意図が常に正確に伝達される。
【００４５】
次に、脳波インタフェースシステム１の構成を説明する。
【００４６】
図２は、本実施形態における脳波インタフェースシステム１の構成図である。
【００４７】
脳波インタフェースシステム１は、脳波ＩＦ部２と、結果確認部３と、刺激提示部１１と、生体信号検出部１３と、出力部１７とを備えている。
【００４８】
刺激提示部１１は、機器を操作するユーザ１０にインタフェースのための選択肢や確認の視覚刺激等を提示する。例えばテレビやディスプレイなどが刺激提示部１１に該当する。図２に示すＴＶが刺激提示部１１として機能することを示すため、同じ参照符号を付している。
【００４９】
生体信号検出部１３は、たとえば脳波計であり、ユーザの頭部に装着された電極における電位変化を計測する。計測された電位変化が、そのユーザ１０の脳波信号である。生体信号検出部１３は、ユーザ１０の脳波信号を取得し、取得した脳波信号を無線または有線で脳波ＩＦ部２に送信する。また、推定したユーザ１０の意図が確認される際には、生体信号検出部１３は、取得した脳波信号を結果確認部３に送信する。
【００５０】
脳波ＩＦ部２および結果確認部３の動作の概要は既に説明した通りである。なお、脳波ＩＦ部２および結果確認部３は、１つの装置として実現されてもよい。当該装置は本明細書において脳波インタフェース提供装置４（「脳波ＩＦ提供装置４」とも表記する。）と呼ばれる。
【００５１】
出力部１７は、操作対象の機器であり、たとえばディスプレイである。ディスプレイの場合には刺激提示部１１と共用される場合もある。または、出力部１７は、操作対象の機器に対し、推定結果に対応する動作を行うことを指示する指示信号を送信する機器（たとえばリモコン）であってもよい。
【００５２】
以下、脳波ＩＦ部２および結果確認部３の構成をより詳細に説明する。
【００５３】
脳波ＩＦ部２は、選択点滅制御部１２と、選択肢推定部１４とを備えている。
【００５４】
選択点滅制御部１２は、刺激提示部１１に対して、複数の選択肢の点滅を制御する。選択肢推定部１４（以下「推定部１４」と記述する。）は、生体信号検出部１３で計測された脳波信号を解析し、解析結果をもとに脳波インタフェースでユーザがどの選択肢を選択したいと思っているかを推定する。
【００５５】
結果確認部３は、確認点滅制御部１５と、推定結果確認判定部１６とを備えている。
【００５６】
確認点滅制御部１５は、推定結果を刺激提示部１１に提示する際、推定結果である１つの選択肢を点滅させながら表示する。推定した選択肢が正しいか否かを確認するために行う、当該選択肢の点滅を、本明細書では「確認点滅」と呼ぶ。
【００５７】
推定結果確認判定部１６（以下「判定部１６」と記述する。）は、生体信号検出部１３で計測された脳波のうち確認点滅に関連した脳波信号の電位（事象関連電位）を解析することで、確認点滅されている選択肢はユーザが所望する選択肢と一致したかを判定する。
【００５８】
出力部１７は、判定部１６の確認結果に応じた処理を実行し、その結果を出力する。具体的には、判定部１６が、確認点滅されている選択肢はユーザが所望する選択肢と一致していると判定したときは、出力部１７は、その選択肢に対応する動作を実行する。これが、ユーザが所望する機器の動作結果（たとえばチャンネルの切り替え）として出力される。一方、判定部１６が、確認点滅されている選択肢はユーザが所望する選択肢と一致しないと判定したときは、出力部１７は、再試行の指示を出す。
【００５９】
次に、図３を参照しながら、従来の脳波インタフェースシステムの処理と本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理との間で共通する処理および相違する処理を説明する。図３（ａ）は、従来の脳波インタフェースシステムの処理の手順を示すフローチャートであり、図３（ｂ）は、本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。
【００６０】
従来技術と本実施形態とに共通する処理は、ステップＳ１０〜Ｓ４０である。そして、従来技術と本実施形態との間で相違する処理は、本実施形態においては、ステップＳ５０〜Ｓ８０を追加的に行うことである。
【００６１】
従来の脳波インタフェースは脳波によって選択肢の中から所望の選択肢を推定する。一方、本実施形態による脳波インタフェースでは、脳波によって選択肢の中から所望の選択肢を推定した後に、システム側の選択肢の推定結果を確認する処理を設け、推定結果が正しかったか否かを判定する。
【００６２】
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示す、従来の脳波インタフェースシステムおよび本実施形態による脳波インタフェースシステム１に共通する処理を、図４の脳波インタフェースシステムの処理の流れと対応づけながら説明する。以下では、図２に示す脳波インタフェースシステム１の各構成要素が、図３（ｂ）に示す処理を行うとして説明する。
【００６３】
ステップＳ１０において、選択点滅制御部１２は、ユーザ１０に対して選択肢を点滅させて選択肢を提示する。刺激提示部１１はディスプレイ等の、ユーザに視覚刺激を提示するための装置を持ち、現在選択可能な選択肢が列挙されるメニューを表示した後で、選択肢を点滅させる。
【００６４】
図４（ａ）は、脳波インタフェースが起動されたときに表示されるメニュー画面２１の一例である。画面には「どの番組をご覧になりたいですか？」という質問２２と、見たい番組の候補である選択肢２３ａ〜２３ｄが提示される。選択肢２３ａ〜２３ｄは、それぞれ「野球」、「天気予報」、「アニメ」、「ニュース」の４種類である。この４種類のうち一つは明るい色でハイライト表示されている。例えば、画面２１では「野球」２３ａがハイライトされている。
【００６５】
ここで、「選択肢」とは、機器の操作に関するメニュー（操作）項目を指す。例えば、ＴＶではチャンネルを操作項目としてもよい。また、ＨＤＤレコーダーでは録画、再生等を操作項目とすることができる。つまり、リモコンを用いて、または、ユーザが機器に直接触れることにより、機器への操作を指示する内容を操作項目とすることができる。
【００６６】
「選択肢の点滅」とは、選択肢が見える状態と見えない状態と繰り返すこと以外にも、例えば、選択肢のハイライト表示とハイライト表示の解除とを繰り返すことを指す。
【００６７】
「ハイライト表示」とは、他の項目より明るい背景によって表示されたり、明るい文字色によって表示されたり、カーソル等で指し示すことによって指示されることを指す。つまり、ハイライト表示とは、注意を引く表示を意味する。
【００６８】
選択肢の点滅は、ユーザの注目を集める状態と、注目を集めない状態とを繰り返せばよい。ユーザ１０が見たときに、脳波インタフェースシステム１が現在どの項目についてユーザ１０に注意を向けて欲しいかをユーザ１０に伝えられるように選択肢が示されていればよい。
【００６９】
脳波ＩＦ部２では、ユーザ１０は自分が選択したい選択肢がハイライトしたタイミングで、「選択したい！」と意識する。この意識が脳波信号の波形変化として現れて、次のステップで生体信号検出部１３によって計測される。
【００７０】
ステップＳ２０では、生体信号検出部１３は、ステップＳ１０で各選択肢がハイライトされる前から脳波信号を計測し、ハイライトされた時刻を含む一定時間帯の脳波信号を、メモリ（図示せず）の各選択肢に対応するメモリ領域に蓄積する。
【００７１】
生体信号検出部１３は、ステップＳ１３にてハイライト表示された瞬間の時刻を基準として、その時刻の、例えば２００ミリ秒前から１秒後までの時間帯の脳波信号を取得する。この脳波信号が事象関連電位として利用される。言い換えると、脳波信号には事象関連電位が含まれている。
【００７２】
上述の事象関連電位を利用することによって、ハイライト表示された項目に対するユーザの反応が得られる。
【００７３】
脳波ＩＦ部２は、生体信号検出部１３から受け取った脳波信号をその都度メモリ（図示せず）に蓄積する。各選択肢に対応するメモリに蓄積することで、選択肢間の波形を比較して選択肢の推定等に用いることが可能になる。
【００７４】
なお、生体信号検出部１３にメモリが設けられていなくてもよい。生体信号検出部１３は脳波信号を出力し続け、脳波ＩＦ部２がその脳波信号を蓄積して上述した必要な脳波信号を切り出してもよい。
【００７５】
ここで、事象関連電位の起点は、選択肢がハイライト表示された時点に限らず、ハイライト表示が消えた時点を用いることができる。このように、選択肢のハイライト表示された時点、選択肢のハイライト表示が消えた時点、選択肢が表示された時点、選択肢の表示が消えた時点のいずれかを起点とする場合、本明細書では「選択肢の点滅を起点とする」と表現する。
【００７６】
ステップＳ３０では、選択点滅制御部１２は、選択点滅を制御する。「選択点滅」とは、機器操作のメニュー項目である選択肢をユーザが選択するために行う、選択肢の点滅である。選択点滅制御部１２は、いつ、どの選択肢をハイライトするか、また、各選択肢について何回ずつハイライトするかなどを制御する。図４（ａ）に示すように、選択点滅制御部１２は、まず一番上の「野球」２３ａの選択肢を選択して点滅させる。以下、このステップＳ３０が実行されるたびに、順次、次の選択肢が選択され点滅される。その後、４つ目の「ニュース」２３ｄの次はまた一番目の野球に戻る。
【００７７】
脳波インタフェースシステム１において、脳波の波形が揺らいでいて一つ一つの波形にはノイズが多く含まれる場合には、加算平均により必要な信号を取り出す処理により解決が図られる。この繰り返し数は、例えば５回や１０回と設定され、各選択肢がそれぞれ複数回ハイライトされ、その反応（脳波）を加算平均して信号判別に用いられる。この繰り返し回数は、脳波の状態や個人の波形の状態、判別精度などによって決められ、１回で加算をしない場合（非加算）もありえる。
【００７８】
なお、本実施形態のステップＳ３０では、項目は順次ハイライトされるとしたが、ランダムにハイライトする方法も可能である。これにより、事前にどの項目がどの順番でハイライトされるか不明なため、より注意深くメニューが選択される可能性がある。
【００７９】
ステップＳ４０では、推定部１４は、ユーザ１０が選択を希望する選択肢を推定する。具体的には、推定部１４は、生体信号検出部１３にて計測され蓄積された、各選択肢に対する事象関連電位と、予め定められた特徴成分の波形とを比較することで選択肢を推定する。例えば、図４（ｂ）は、各選択肢の点滅を起点として測定された脳波信号の事象関連電位の波形２４ａ〜２４ｄを示す。ここで波形２４ｂのみ、特徴的な成分が確認される。推定部１４は、この特徴的な成分を識別可能な波形の情報を予め保持している。推定部１４は、得られた事象関連電位の各波形を予め定められた特徴成分の波形と比較し、予め定められた特徴成分を有する選択肢を決定する。「予め定められた特徴成分を有する選択肢」とは、予め定められた特徴成分の波形と、類似度が最も高い波形を有する選択肢を含む。次に、推定部１４は、ユーザ１０が選択したかった選択肢は、特徴成分の波形を有する波形２４ｂに対応する選択肢「天気予報」２３ｂであると推定する。
【００８０】
比較に際しては、例えば、事象関連電位の視覚Ｐ３成分を利用可能である。「視覚Ｐ３成分」とは、視覚を刺激する事象（選択肢の点滅）を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における脳波信号において、陽性（正の方向）に振幅のピークを有する事象関連電位の成分をいう。なお、「陽性に振幅のピークを有する」とは、極大値であればよく、最大値も含む。または、推定部１４は、３００ミリ秒±５０ミリ秒のピーク振幅の大きさを比較してもよい。例えば、ピーク振幅の大きさが最も大きい波形を有する選択肢をユーザが希望する選択肢と推定する。また、推定部１４は、予め用意した典型的なＰ３００の波形からテンプレートを作成して、そのテンプレートとの類似度を算出して、その類似度に応じて選択肢を推定してもよい。例えば、テンプレートとの類似度が大きい波形を有する選択肢をユーザが希望する選択肢と推定する。
【００８１】
本実施形態による脳波インタフェースシステム１の推定部１４は、ステップＳ９２において、ユーザが選びたいと思われる選択肢を次のステップに出力する。従来の処理であれば、ステップＳ９１において、推定結果の選択肢は画面等に表示され、選択肢に記載された動作を実行する。
【００８２】
以上のような処理によって、脳波インタフェースシステム１ではボタン操作等をすることなく、ユーザ１０が意図した選択肢を脳波の事象関連電位から推定可能になる。
【００８３】
この推定の精度を高めたいときには、各選択肢の点滅を一巡させる試行を複数回行い、各選択肢の点滅を起点として計測された各事象関連電位を加算する方法が考えられる。本願発明者らは以下の実験を行い、その有効性を確認した。
【００８４】
図５は、本願発明者らが、図４で説明した脳波インタフェースを用いた実験を実施した時の、加算回数と識別精度（識別率）との関係を示す。実験の被験者数と繰り返し数が少ないため多少の変動が見られるが、概ね以下のように要約される。まず、横軸の加算回数が１−３回のときの識別率は５０−６０％前後であった。そして、加算回数が８−１０回になると識別率は７０−８０％に向上した。つまり、加算回数と識別率には正の相関があることがわかった。
【００８５】
高精度の識別率を得るには、たとえば１０〜２０回の十分な加算回数が必要であると思われる。しかしながら加算回数を増やすと提示時間が長くかかる。これは、先に発明が解決しようとする課題欄において説明したとおりである。
【００８６】
そこで本願発明者らは、そのような課題に対して、識別方法を改善しても発生してしまうと考えられるユーザ所望の選択肢の誤推定時の脳波の活用に着目した。本願発明者らは、脳波ＩＦ部２が正しくユーザの選択肢を推定できなかった場合も、ユーザの事象関連電位からその推定の可否を特定できると思い至った。それは、ユーザが選択肢を選択する場合と同様に、推定結果の選択肢を点滅させてその点滅を起点とした事象関連電位を測定し、Ｐ３００等の成分を解析することにより、推定結果が正しかったかどうかの確認に対するユーザの意思を判定できるという点である。
【００８７】
これらに着目し、本願発明者らは、脳波インタフェースシステム１に図３（ｂ）に示すステップＳ５０〜Ｓ８０を追加的に実行させることにした。
【００８８】
以下、図３（ｂ）のステップＳ５０〜Ｓ８０による確認処理の流れを、図６（ａ）および（ｂ）を適宜参照しながら説明する。図６（ａ）は、図３のステップＳ１０〜Ｓ３０の処理の流れに関連する選択肢の切り替え表示例を示している。
【００８９】
ステップＳ５０は、ユーザ１０に対して推定結果の選択肢を点滅させることで、確認のための刺激を提示する処理である。刺激提示部１１は刺激を提示する。例えば図６（ｂ）の推定結果の表示例に示すように、「あなたが選んだのは「野球」ですね」というメッセージの表示と共に、「野球」の選択肢がハイライト表示され、その後、点滅を開始する。
【００９０】
このステップＳ５０の点滅に対して、ユーザの所望の選択肢が推定結果の選択肢として提示されていない場合には、確認選択肢のハイライトと共に、「それは違う」と思いながらメニューを注視する。この意思は事象関連電位に反映され、以後のステップで結果確認部３に伝達される。
【００９１】
一方、ステップＳ５０の点滅に対して、ユーザ所望の選択肢が推定結果の選択肢として正しく提示されている場合には、ユーザは確認作業を終了する。このとき、ユーザは「そうそう」や「そう、それ」などと思わなくてもよい。必要とされるのは、推定結果が正しくないときにおけるその事実を、ユーザが意識して確認したことである。そのため、推定結果が正しい場合には確認点滅に対しては、ユーザは特に何も意識する必要はなく、推定結果が正しくない場合にはユーザは推定結果に対して「それは違う」と意識を向けさせ、それぞれの場合を区別している。
【００９２】
ステップＳ６０では、生体信号検出部１３は、ステップＳ５０で確認の選択肢がハイライトされた時点を含む一定時間帯で脳波信号を計測し、メモリに蓄積する。具体的には、生体信号検出部１３は、ステップＳ５０にてハイライト表示された瞬間の時刻を基準として、その時刻の２００ミリ秒前から１秒後までの脳波信号を取得する。これによって、脳波信号に含まれる事象関連電位が取得され、ハイライト表示された確認の選択肢に対するユーザの反応が得られる。
【００９３】
ステップＳ７０では、確認点滅制御部１５が、確認点滅の点滅周期および回数を制御する。確認点滅制御部１５は、予め定められた周期で確認選択肢のハイライトおよびハイライトの解除（確認点滅）を行う。確認点滅制御部１５は点滅回数をカウントする。そして所定の点滅回数（たとえば１０回）に達していない場合には、ステップＳ５０に戻って点滅制御を行い、所定の点滅回数に達した場合には点滅制御を完了してステップＳ８０に移る。
【００９４】
ステップＳ８０では、判定部１６が確認結果を判定する。判定部１６は、確認点滅を起点として生体信号検出部１３にて計測された脳波信号の事象関連電位に、確認に関連して発生する波形の特徴成分が含まれているか否かを判定する。判定部１６は、この確認に関連して発生する波形の特徴成分を識別可能な波形の情報を予め保持している。判定部１６は、計測された脳波信号の事象関連電位の波形を予め定められた特徴成分の波形と比較し、予め定められた特徴成分を有するか否かを判定する。例えば判定部１６は、計測された脳波信号の事象関連電位の波形が予め定められた特徴成分の波形と所定の閾値以上の類似度を有するか否かにより、事象関連電位の波形が当該予め定められた特徴成分を有しているか否かを判定する。そして、その判定結果に基づいて、判定部１６は、所望の選択肢が提示されたか否かを判定する。例えば判定部１６は、事象関連電位の波形が所定の閾値以上の類似度を有する場合には、その波形が当該予め定められた特徴成分を有しており、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢が提示されたと判定（推定）する。一方、判定部１６は、事象関連電位の波形が所定の閾値より小さい類似度を有する場合には、その波形が当該予め定められた特徴成分を有しておらず所望の選択肢が提示されていないと判定（推定）する。
【００９５】
確認に関連して発生する波形成分が事象関連電位に含まれているか否かの判定方法は、複数考えられる。たとえば、下向き（すなわち陽性方向）の山形の波形の頂点の時間（潜時）を比較して一致するか否かで判断してもよいし、図４（ｂ）の加算波形をテンプレートとして保存し、加算波形とそのテンプレートとの形状を比較して一致するか否かで判断してもよい。これにより、システムの推定誤りを検出でき、推定結果の補正の必要性を判定できる。ここで、下向きの山形の波形の頂点の時間（潜時）とは、例えばＰ３００を確認する場合には、確認点滅を基点として２００ミリ秒〜４００ミリ秒の陽性に変化した事象関連電位で最も値が大きい時刻であると定義できる。
【００９６】
この潜時が標準と大きく異なる場合には、推定結果を確認した信号が含まれていないと判定できる。
【００９７】
ステップＳ９２では、判定部１６がその推定結果を出力する。推定結果が正しかったときは、選択肢に記載された動作の実行を指示する。例えばテレビであれば画面表示内容の変更などが該当する。なお、出力はインタフェースが提供する機能によって異なってもよい。
【００９８】
このようなステップＳ５０〜Ｓ８０にわたる確認処理により、仮に選択肢推定処理で推定を誤った場合でも、推定が誤っていたという状況を判定可能になる。
【００９９】
この確認ステップは、全体の識別率は維持しつつも性能向上が図れるという効果をもたらす。図７を参照しながら説明する。
【０１００】
図７は、脳波インタフェースで選択肢が決定されるまでの時間を従来法と比較した結果を示す。この結果は、点滅回数と全ての点滅が完了するまでの時間（選択決定時間）、および、点滅を注視して意思を伝達しようとする必要のある時間（意思伝達時間）の観点でまとめられている。表中の値の試算に当たっては選択肢の数は４、点滅間隔は３５０ミリ秒、従来の点滅回数を５回のケースと１０回のケースの２種類とした。精度の想定に関しては、図５の数値（５回加算時には６６．７％、１０回加算時には７７．５％）を使用し、各選択肢の点滅に対する加算回数と精度の関係、および確認の点滅に対する加算回数と精度の関係はここでは同等の数値を使用した。
【０１０１】
図７において、まず、各選択肢の点滅回数を５回に設定した従来法Ａを説明する。従来法Ａでは、総点滅回数は２０回、点滅間隔３５０ミリ秒なので、選択決定に要する時間４３は２０回＊３５０ミリ秒＝７秒である。確認のプロセスはないので、意思伝達時間４４はそのまま７秒、識別精度は、図５の想定より６６．７％となる。
【０１０２】
また、各選択肢の点滅回数を１０回にした従来法Ｂでは、従来法Ａの計算と同様に考えると、総点滅回数は４０回で選択決定に要する時間は１４秒、意思伝達時間は１４秒、識別精度は図５の想定より７７．５％となる。
【０１０３】
次に本発明の選択点滅と確認点滅を組合せた方法の試算の事例を説明する。
【０１０４】
選択点滅を５回、確認点滅を１０回とした場合を考える。総点滅回数は選択５回＊４選択肢＋確認１０回＝３０回になる。また、選択決定時間に関しては、選択点滅に２０回＊３５０ミリ秒＝７秒、確認点滅に１０回＊３５０ミリ秒＝３．５秒の合計１０．５秒で済む。
【０１０５】
意思伝達時間については、選択誤りの場合にのみ補正に関する意思表示をすればよいため、確認点滅を常に見ている必要はなく、意思伝達時間としては少なくて済む。例えば、図５の数値を用いると、５回加算時には識別率は６６．７％になる。確認時にも補正の意思伝達が必要なのは、１００％−６６．７％＝３３．３％である。このため、平均の意思伝達時間を考えると、確認点滅については３．５秒＊３３．３％で平均約１．２秒が必要になる。
【０１０６】
次に、識別精度を説明する。選択肢の加算平均５回による識別精度は６６．７％であるのに対して、確認点滅１０回の識別精度は７７．５％という想定に基づいている。起こりえる状況としては、選択の正誤と確認の正誤の組合せで４通りの状況が考えられる。
【０１０７】
本実施形態のように、確認点滅を導入することで、選択に失敗しても確認で補正が必要と認められ、最終的な識別精度が向上する状況も発生する。しかしながら、選択で正しくても確認で補正が必要と誤判定される状況等もある。これらの複数の状況の組合せによれば、全体で正しく選択され確率は７８．８％と想定できる。
【０１０８】
以上、図７の表から理解されるように、本実施形態によれば、従来法Ｂと比較して各選択肢の点滅回数を減らしつつ、減らした一部を確認点滅に回している。これにより、総点滅時間を減らしつつ識別精度を維持することが可能である。
【０１０９】
なお、図７の例では識別精度を維持して、意思伝達時間を短縮する方向の点滅回数の配分を行った。しかし、識別精度を向上させるために確認の点滅を用いてもよい。この場合には、選択に対する点滅回数を減らさずに確認の点滅を追加することで、従来法よりも識別精度を向上できる。
【０１１０】
また、本実施形態においては、確認点滅に対する意図の解析方法は、本願発明者らが新たに見出した確認点滅に対する脳波の特徴を活用した。これにより、選択点滅に対する解析方法とは異なる方法を構成して、選択点滅に対する解析より性能を向上できる。
【０１１１】
図８は加算回数による選択判定と確認判定の精度の違いを示す。図８において、横軸は加算回数、縦軸は識別率を示す。グラフ５１は４項目の選択肢の中から選択をしたときの選択判定の精度を示し、グラフ５２は単独で点滅しているアイコンを注視することで意図を判定したときの確認判定の精度を示す。２本のグラフの違いは、（１）全体としてグラフ５２の方が、識別率が良いこと、および、（２）グラフ５２の方が識別率の精度の向上の傾きが急であり、より加算の効果が得られやすいこと、の２点である。
【０１１２】
上述の（１）に関連する全体の識別率の違いについては、選択肢の数の違いによる効果が含まれると考えられる。選択肢が４つの場合では、ランダムに推定すると２５％の精度になるのに対して、選択肢が１つの場合では、ランダムに推定すると５０％の精度になる。つまり、もともと前提としている選択肢の数が異なっているため、識別率にも差が現れる。
【０１１３】
上述の（２）に関連する識別率向上度合いの違いは、選択肢の数の影響ではなく、別の要因と考えられる。それは実験条件の違いから来る脳波特性の違いに起因している。
【０１１４】
以下、図９を参照しながら、本願発明者らが独自に行った実験および解析の結果を示す。本願発明者らは、被験者１５名の脳波を計測した。
【０１１５】
図９は、抽出したい条件（Ｔａｒｇｅｔ）および抽出したくない条件（Ｃｏｎｔｒｏｌ）の事象関連電位を比較して、有意差の有無を調べた結果を示す。
【０１１６】
脳波を計測する条件（課題）は、２つある。１つ目は、４つの選択肢が提示され、その選択ハイライトに対する事象関連電位を用いて一つの選択肢を選択する課題である。２つ目は、１つのアイコンが点滅し、その確認ハイライトに対する事象関連電位を用いて、確認ハイライトが注視されている課題である。１つ目の計測条件に基づいて得られた結果は、図９の「４項目」として表示されている。また、２つ目の計測条件に基づいて得られた結果は、図９の「１項目」として表示されている。
【０１１７】
被験者１５名の事象関連電位は、それぞれ１回の場合と５回の場合について、波形のデータ数を揃えるために２２５本ずつランダムに抽出して加算されている。ここで検定の結果１％で有意差があると判定された区間を各グラフの下部を太線で明示している。
【０１１８】
有意差区間は、抽出したい条件と抽出したくない条件の脳波に明確な違いが見られる区間であり、この区間に、両条件に対応する脳波を識別するための情報が含まれていると考えてよい。例えば、１項目の非加算のグラフを見ると有意差区間は約２００−４００ミリ秒の区間に見られるので、この区間に識別のための情報が含まれている。
【０１１９】
この図９のグラフによれば、非加算の場合では、４項目のグラフよりも１項目のグラフの方が、有意差区間が大きいといえる。確認点滅の方がより多くの情報を含んでいることがわかる。このため、識別率が高く、さらに識別率の向上も多かったと考えられる。
【０１２０】
図９の、単独アイコンに対する確認ハイライトの加算平均波形（１項目の５回加算のグラフ）についてみると、１００ミリ秒から２００ミリ秒のあたりに上向きに凸の波形１０１が見られ、この成分が識別率に貢献できていると考えられる。この成分は後述のように「Ｎ２００」と呼ばれる事象関連電位の成分である。
【０１２１】
上述のとおり、本実施形態によれば、脳波信号（事象関連電位）を脳波インタフェースにおける選択肢の推定に使用するだけでなく、選択肢の推定結果の正誤の確認にも使用した。これにより、同程度の点滅回数でありながら、ユーザが意図伝達をするために要する時間を削減でき、効率的に脳波インタフェースを使用できる。また、新たに認められた確認点滅に対する脳波信号の特性から、確認点滅に対する識別精度は選択点滅に対する識別精度よりも高くなるので、より効率を向上させることができる。
【０１２２】
（実施形態２）
実施形態１では、脳波インタフェースシステムの全体の動作を説明した。
【０１２３】
本実施形態では、脳波ＩＦ部２の動作状況と結果確認部３の動作状況とに応じて、選択点滅制御部１２および確認点滅制御部１５が点滅回数を調整する動作を説明する。本実施形態にかかる脳波インタフェースシステムの構成は、実施形態１と同じである。したがって、実施形態１と異なる機能を有する構成要素のみ説明し、共通の機能を有する構成要素の説明は省略する。
【０１２４】
脳波インタフェースの操作を行う時間の制約から、選択点滅回数と確認点滅回数はなるべく少ない方が良い。しかし、ユーザの脳波からユーザが操作したい項目を、脳波インタフェースが十分に高い精度で推定する必要がある。この両方を満たすために、選択点滅回数と確認点滅回数を適切に配分することは有効と考えられる。このとき最適な回数配分は、個人毎に異なる必要があると想定される。以下、その配分方法を説明する。
【０１２５】
脳波波形の個人差は大きく、同じ課題を与えたとしても、人によって出現する脳波波形は異なることが知られている。また、実施形態１にかかる脳波インタフェースにおいても、選択点滅に対しては選択の意図に関連する誘発反応であるＰ３００が観察され、確認の点滅に対しては単一の選択肢の点滅に対する誘発反応が観察された。図９によれば、誘発反応にはＰ３００よりも早期の成分も含まれることがわかる。
【０１２６】
このように個人によって成分ごとに脳波波形への現れ方が異なるため、その識別精度も異なり、最適な点滅回数も異なると想定される。「識別精度」とは、複数の項目からユーザが所望する項目を推定する精度をいう。以下、仮想的な例を用いて説明する。
【０１２７】
図１０は、識別精度の個人差の例を示す。ユーザＡおよびユーザＢの各々について、４つのメニュー項目に対する点滅の反応と、１項目に対する点滅の反応の例を示している。図１０において、横軸は加算回数、縦軸は識別精度である。
【０１２８】
図１０の実線で示される４項目に対する誘発反応（１回〜５回加算）については、ユーザＡの識別精度がユーザＢの識別精度よりも高い。一方、図１０の点線で示される１項目に対する誘発反応（１回〜１０回加算）については、ユーザＢの識別精度がユーザＡの識別精度より高いことがわかる。個人毎に識別精度は異なるために、このような事例も発生しうる。
【０１２９】
この事例において、選択点滅回数を１回から５回に変化させ、確認点滅回数を１回から１０回に変化させた場合のすべての組合せは、５０通り存在する。それぞれ図７に一例を示したような意思伝達時間と想定識別精度の見積りが可能である。
【０１３０】
図１１は、ユーザＡおよびユーザＢの各々について、様々な点滅回数の組み合わせにおける意思伝達時間および識別精度の分布を示す。算出の前提条件は、図７における試算と同様である。図１１において、点滅回数の組合せによって様々な意思伝達時間と識別精度が想定されることがわかる。またユーザＡとユーザＢとでは、回数と識別精度の関係が異なるため、分布の広がりが異なることがわかる。この分布は、図１０に示す各ユーザの回数と精度のグラフによって異なり、この分布によって最適な回数が設定可能である。
【０１３１】
例えば図１１の分布において、最低想定識別精度を８０％とした時に最も意図表出時間の少ない組み合わせを探索する。ユーザＡについては、選択点滅回数３回、確認点滅回数６回のときに想定識別精度は８０．９％で意図表出時間は３．５秒となる。ユーザＢについては、選択点滅回数４回、確認点滅回数６回のときに想定識別精度は８１．８％で意図表出時間は４．２秒となる。このように、人によって最適な点滅回数は異なる。このため、最適な点滅回数に近づける補正が可能になる。なお、この最低想定識別精度の８０％は一例であり、用途に応じて補正すれば別の点滅回数が設定できるし、許容される最大の意図表出時間を設定することでも別の点滅回数を設定できる。
【０１３２】
この知見によれば、ユーザ毎に最適な選択点滅回数と確認点滅回数とは異なっているといえる。ユーザの波形の現れ方、回数および精度向上の関係によって、選択点滅回数を多くするか、確認判定回数を多くするかを変更可能である。
【０１３３】
点滅回数の決定方法としては、上記のような選択点滅回数と確認点滅回数の増加に対する識別精度の向上度合いがわかる場合には、図１１のような分布が作成できこの分布から所望の点滅回数を決定できる。しかし、このように全ての条件での判別率をユーザ毎に求めるのは負担になる場合もあると想定される。以下に、点滅回数のその他の決定方法を説明する。
【０１３４】
点滅回数を決定する一つ目の方法は、選択時の推定の確信度を利用した方法である。確信度とは、そのユーザにとって推定選択肢がどの程度確からしいかを示す指標である。確信度は、たとえば「高い」または「低い」に対応する２つの状態をとり得る。または、確信度は、数値で表されてもよい。推定部１４は、各選択肢に対する事象関連電位波形を比較するため、どの程度推定選択肢が確からしいかの値を算出可能である。例えば、４つの選択肢に対する各事象関連電位の波形間の類似度を計算する。このとき、１つの波形のみが他の３つの波形と明らかに異なる場合、確信度が高いと言える。
【０１３５】
具体的には、４つの選択肢の場合、ユーザは４つの選択肢のいずれかについて、選択したいという意思を持っていると考えられる。この場合には、選択肢に対する４つの事象関連電位波形の中で、所望の選択肢に対する事象関連電位にのみ選択意思に関連する脳波成分が含まれると考えて良い。選択意思に関連する脳波成分とは、例えばＰ３００と呼ばれる、３００ミリ秒付近の脳波成分などが該当する。ここで、理想的な計測条件においては、４つの事象関連電位のうち、一つだけがＰ３００の脳波成分を含むため、４つの波形を相互に比較すると、所望の選択肢に対する波形のみに特徴が現れることになる。
【０１３６】
例えば、推定部１４での処理方式が、選択意思に関する標準的なテンプレート波形を保持し、そのテンプレート波形と４つの事象関連電位との類似度の比較によって選択肢を推定する方法を採用しているとする。理想的な計測条件においては、１つの事象関連電位のみテンプレート波形との類似度が高く、その他の３つの事象関連電位に対しては同程度に類似度が低いことが想定される。この場合には、確信度が高いと言える。
【０１３７】
反対に、計測時にノイズが混入すると、テンプレート波形と４つの事象関連電位の波形とが類似する場合も想定できる。この場合には、所望の選択肢が明らかでないため、確認は注意深く行われる必要がある。
【０１３８】
テンプレート波形と４つの事象関連電位の波形とが類似するか否かは「類似度」を利用して判断することが可能である。ここで類似度の計算方法としては、比較対象の波形とテンプレート波形の単純なサンプリング値ごとの２乗誤差の平均でも良いし、相関係数を用いても良い。
【０１３９】
また、推定部１４では、テンプレート波形を用いなくても、４つの相互の波形の類似度を比較し、他の３つの波形との類似度の平均値が最も低い波形を推定結果として用いる方法もある。この場合には、選択肢推定結果の１位と２位の類似度の平均値が所定値以上離れている場合には、確信度が低いと言える。
【０１４０】
このように算出された確信度が高い場合には、推定部１４の出力は正しい可能性が高いと考えられる。よって確信度が高い場合には、全体の選択時間を短縮するために、確認点滅の回数をその初期設定値（たとえば１０回）よりも減らすことができる。また確信度が低い場合には、推定部１４の出力が間違っている可能性もあると考えられる。よって、確認点滅の回数を初期設定値よりも増やすことで確実に確認が行えるようにできる。
【０１４１】
なお、確信度に代えて、判定部１６による、推定された選択肢が誤りであったか否かの判定結果の割合を利用することも可能である。判定部１６における、推定された選択肢が誤りであると判定された割合が予め保持した値以上の場合には、選択点滅制御部１２は選択肢の点滅回数を増加させてもよい。一方、当該割合が予め保持した値より小さい場合には、選択点滅制御部１２は選択肢の点滅回数を減少させてもよい。
【０１４２】
点滅回数を決定するもう一つの方法は、確認時の推定の確信度を利用する方法である。判定部１６は、確認点滅に対する事象関連電位から再試行要求がでているかどうかに関する確信度を算出可能である。確信度は、上述のように「高い」または「低い」の２状態のいずれかであってもよいし、数値として得られてもよい。その数値が予め定められた閾値以上の場合には確信度が「高い」と分類し、当該閾値より小さい場合には確信度が「低い」と分類してもよい。例えば、判定部１６は、確認点滅に対する事象関連電位の波形と、予め保持していた再試行要求時のテンプレート波形との類似度が高い場合には確信度が高いと考えられるし、類似度が低い場合には確信度が低いと考えてよい。
【０１４３】
確信度が高い場合には、確認点滅の回数をその初期設定値（たとえば１０回）よりも減少させることができる。これにより選択肢の確定までの時間の短縮が図られる。また確信度が低い場合には、確認点滅の回数を初期設定値よりも増加させる。これにより、もしも推定を間違えた場合にも確実に確認を行うようにできる。
【０１４４】
上述した、選択肢推定時の点滅回数および確認点滅時の点滅回数は、独立して調整することが可能である。いずれか一方のみを調整してもよいし、両方を調整してもよい。調整するタイミングは、リアルタイムでもよいし、それまでに取得した事象関連電位の履歴を考慮して、そのユーザについて次の選択肢推定動作および／または確認点滅動作に反映してもよい。
【０１４５】
図１２は、本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。図１２のフローチャートが、実施形態１にかかるフローチャート（図３（ｂ））と相違する点は、結果を出力するステップＳ９２に続いて、点滅回数を調整するステップＳ９３を設けた点にある。
【０１４６】
選択点滅制御部１２および／または確認点滅制御部１５は、その時点までに取得した事象関連電位を考慮して、上述したいずれかの方法により、選択肢推定時および／または確認点滅時の確信度を算出する。そして選択点滅制御部１２および／または確認点滅制御部１５は、確信度の高さに応じて、確認点滅の回数を調整する。これにより、各ユーザに応じて最適な選択点滅回数を設定することができる。
【０１４７】
このように、脳波ＩＦ部２や結果確認部３の動作に基づいて、選択点滅制御部１２や確認点滅制御部１５は点滅回数を調整することが可能である。これにより、個々のユーザに適した点滅回数と識別精度のバランスを取ることができ、効率的にインタフェースを使用できる。
【０１４８】
（実施形態３）
これまでの実施形態では、確認点滅によって補正が必要であることを判定するまでの処理について説明をした。本実施形態においては、推定した選択肢を補正する必要が生じた場合に脳波インタフェースシステムが選択肢を自動的に補正する方法を説明する。
【０１４９】
なお、本実施形態にかかる脳波インタフェースシステムの構成もまた、実施形態１と同じである。したがって、実施形態１と異なる機能を有する構成要素のみ説明し、共通の機能を有する構成要素の説明は省略する。
【０１５０】
まず、自動補正が可能であることを示す根拠を説明する。
【０１５１】
本願発明者らは被験者１２名で各８試行ずつの選択を行った全体で９６試行のデータを解析した。図１３（ａ）は、脳波インタフェースシステム１での実験データの分析結果を示す。この図は、正解選択肢に対応する事象関連電位（Ｐ３００）の振幅の大きさは全選択肢の中で何番目であったかを、試行毎に分析し、数えた結果を示している。これは、図３（ｂ）のステップＳ４０において選択肢を推定する際、正解の選択肢に対するＰ３００の振幅が、その他の選択肢も含めた全部で４つの事象関連電位の中で何番目に大きかったかを示している。
【０１５２】
例えば図１３（ａ）によれば、正解選択肢は全９６試行のうち６９試行で最大の振幅が観測されたことがわかる。図３（ｂ）のステップＳ４０の選択肢の推定においては、各選択肢の点滅を起点とした４つの事象関連電位のうち、Ｐ３００付近の振幅が最も大きい事象関連電位に関連した選択肢を推定選択肢として決定していた。実際には、脳波の波形は揺らぎやノイズの混入等により、必ずしも常に４つの選択肢のうちで最大の振幅を取るわけではない。図１３（ａ）はこの事実を示している。
【０１５３】
正解選択肢であり、かつ、その選択肢においてＰ３００の振幅が最大になった試行は、全９６試行のうち６９試行であったため、全体の７２％存在していると言える。したがって、本明細書において説明している確認点滅を行わない場合には、推定選択肢の正答率は、７２％になる。
【０１５４】
図１３（ａ）の表に示される波形の振幅の分析結果からは、ユーザ１０が選択したい選択肢に関するＰ３００の振幅が、４つの選択肢に関する各Ｐ３００の振幅の２番目であった事例が１４回、３番目であった事例が７回、４番目であった事例が６回あった。この結果から、もしも最大振幅に対応する選択肢を提示して間違っていたとしても（表では９６回中の２７回）、２番目の振幅の選択肢が正解である確率は１／２以上（２７回中の１４回）を示すことが読み取れる。
【０１５５】
このため、図３（ｂ）のステップＳ８０での確認内容の推定において、ステップＳ４０で推定した結果が正しくないと判定された場合には、脳波インタフェース使用時の各選択肢のハイライトに起因する事象関連電位のＰ３００の振幅うち、２番目に大きかった選択肢に補正する。これにより、半分以上のケースでは、正解になることが明らかになった。この知見を活用し、推定選択肢が誤っていた場合の自動補正も可能になる。
【０１５６】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の実験データに基づき、補正の効果を検討した結果を割合で示す。推定選択肢が正解である割合は７２％である。推定選択肢が誤っている場合、すなわち、残り２８％に該当する場合に、２番目に大きいＰ３００の振幅を生じさせた選択肢に補正すると、補正後の選択肢が正解選択肢になる割合は１５％である。よって、選択肢を１回補正することを許容すれば、９６回中の７３回（６９回＋１４回）は正解にたどり着くことができるようになり、全体での正答率は最大で８７％に向上する。
【０１５７】
このように、Ｐ３００の振幅の上位２位以内に多くの事例が集中する理由は、ノイズは全ての選択肢に平均的に影響するわけではなく、突発的に起こる場合が多いことが原因であるとも考えられる。例えば、瞬きをしたことによる眼電の変化は突発的な変化として脳波に影響を与える。この場合には、４つの選択肢に対する事象関連電位の中に、正解の選択肢に対応した事象関連電位と、眼電の影響を受けた事象関連電位が混在することになり、このような場合に１位と２位の混同が発生したとも考えられる。
【０１５８】
以上のように、誤推定時のユーザ１０の特徴的な脳波成分により、機器側の推定結果が誤りであったかが機器側で把握でき、さらに自動的に補正できる可能性もあることがわかる。
【０１５９】
次に、これまでに得られた実験の結果を踏まえた、本実施形態による処理の手順を説明する。図１４は、誤推定検出と選択肢の補正手順を示すフローチャートである。図３（ｂ）のステップＳ４０以降の推定選択肢決定以降の詳細な処理を示す。図３（ｂ）のステップＳ３０以前の処理の記載は省略している。
【０１６０】
ステップＳ４０において、出力部１７は推定選択肢を表示する。
【０１６１】
ステップＳ５０において、確認点滅制御部１５は、推定結果を確認するための確認点滅を行う。
【０１６２】
ステップＳ８０において、生体信号検出部１３は、確認点滅を起点とした脳波（事象関連電位）を取得する。そして判定部１６は、事象関連電位の中に補正を必要とする成分、例えばＰ３００が含まれるか否かを判定し、それにより推定選択肢が正しかったかどうかを判定する。
【０１６３】
ステップＳ８１では、判定部１６は、確認のための成分を検出したか否かを判定する。判定部１６は、Ｐ３００成分が含まれた場合には補正が必要である、すなわち、推定結果が誤りであったと判断して、ステップＳ９４に進む。一方、Ｐ３００成分が含まれない場合には、ステップＳ９７に進む。
【０１６４】
ステップＳ９７において、判定部１６は、選択肢の補正の必要がないと判断して、ステップＳ４０で推定された選択肢を最終結果としてステップＳ９６の動作出力に処理を進める。
【０１６５】
ステップＳ９４では、推定選択肢の補正のために、推定部１４は、図３のステップＳ３０にて蓄積されていた各選択肢のハイライトに対する事象関連電位をメモリから抽出する。各事象関連電位は、ステップＳ３０の繰り返し回数に応じて、加算平均されている場合も、加算平均されていない場合もある。
【０１６６】
ステップＳ９５では、判定部１６は、ステップＳ６１で抽出した各選択肢のハイライトに対する波形から、振幅が２位の選択肢を候補として補正する。これにより、第１位が間違っていた場合には、半分以上の確率で第２位の選択肢が正解であるという知見を活用できる。
【０１６７】
ステップＳ９６では、機器が実施すべき最終的な選択肢が決定されたことを受けて、出力部１７は、決定されたその選択肢に対応する処理を実行する。これにより、ユーザ１０の所望する機器の動作が実現される。例えば、本実施形態のようにテレビの番組選択動作においては、チャンネルが選択された番組に切り替えられてその番組が表示される。
【０１６８】
上記処理によれば、仮に脳波のゆらぎやノイズの混入などによって脳波インタフェースシステム１が選択肢の推定を誤った場合でも、その選択肢とは別の選択肢が新たに採用される。ユーザ１０から見ると、脳波インタフェースシステム１において誤った選択肢が自動的に補正されることになるため、再操作の回数を減少させることができる。これにより、脳波インタフェースの操作性が向上する。
【０１６９】
なお、自動補正が効果的に働くための条件は、一つはノイズの除去を行うことである。ノイズ源には、人体外からの機器ノイズ、人体内からの筋電や眼電ノイズ、インタフェース操作とは関連のない背景脳波等様々なものが考えられるが、これらをなるべく少なくすることで、仮に選択肢の推定が失敗した場合にでも、２位に正解の選択肢が存在する可能性を高められる。
【０１７０】
このように確認点滅後に補正が必要な場合に、自動的に補正が可能になり、再選択等の意思表示が不要になるため、さらにインタフェースの操作性が高まる。
【０１７１】
なお、上述した実施形態１〜３では、Ｐ３００の事象関連電位を用いて選択肢を推定し、推定結果の確認判定を行う例を開示した。しかしながら、事象関連電位としてＮ２００を用いても良い。「Ｎ２００」とは、選択肢の点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における脳波信号において、陰性（負の方向）に振幅のピークを有する事象関連電位をいう。陰性に振幅のピークとは極小値であればよく、最小値を含む。この事象関連電位のＮ２００は推定部でも判定部でも用いることができる。またそれ以外の脳波成分も判定に有効であれば使用可能である。
【０１７２】
以上、上述の実施形態１〜３のいずれについても、フローチャートを用いて説明した処理は、脳波インタフェースシステムの実行方法として、または、コンピュータに実行されるプログラムとして実現され得る。そのようなコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されて製品として市場に流通され、または、インターネット等の電気通信回線を通じて伝送される。そしてコンピュータプログラムはコンピュータによって実行されることにより、フローチャートに記載された各処理をコンピュータに実行させる。脳波ＩＦ部２および結果確認部３の各々は、コンピュータプログラムを実行する汎用のプロセッサ（半導体回路）によって実現される。または、そのようなコンピュータプログラムとプロセッサとが一体化された専用プロセッサとして実現される。
【０１７３】
たとえば図１５は、脳波ＩＦ提供装置４のハードウェアの構成を示す。脳波ＩＦ提供装置４は、ＣＰＵ３０と、メモリ３１と、グラフィックコントローラ３２と、通信コントローラ３３とを有している。これらは互いにバス３４で接続され、相互にデータの授受が可能である。
【０１７４】
ＣＰＵ３０は、メモリ３１に格納されているコンピュータプログラム３５を実行する。脳波ＩＦ提供装置４は、このコンピュータプログラム３５にしたがって、上述の選択点滅制御部１２、推定部１４、確認点滅制御部１５および判定部１６の動作を行う。
【０１７５】
グラフィックコントローラ３２は、ＣＰＵ３０の命令に従って、刺激提示部１１において複数の選択肢を提示させるとともに、選択肢の選択点滅および確認点滅を行わせる。また、通信コントローラ３３は、ＣＰＵ３０の命令に従って、生体信号検出部１３が計測したユーザの脳波信号を受け取り、また、判定部１６による判定結果に応じた処理を出力部１７に実行させる。
【０１７６】
なお、脳波ＩＦ提供装置４は１つのプロセッサまたは回路として実現されてもよい。または、脳波ＩＦ提供装置４に含まれる選択点滅制御部１２、推定部１４、確認点滅制御部１５および判定部１６のそれぞれがプロセッサまたは回路として設けられてもよいし、それらのうちの２以上が１つのプロセッサまたは回路として設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明にかかる脳波インタフェースは、脳波が持つ一般的な課題に対応するものであり、機器制御等に脳波インタフェースが使用される場面において幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【０１７８】
１  脳波インタフェースシステム
２  脳波インタフェース部
３  結果確認部
４  脳波インタフェース提供装置
１０  ユーザ
１１  刺激提示部
１２  選択点滅制御部
１３  生体信号検出部
１４  選択肢推定部（推定部）
１５  確認点滅制御部
１６  推定結果確認判定部（判定部）
１７  出力部
【図１】
2011105000.tif 000003
【図２】
2011105000.tif 000004
【図３】
2011105000.tif 000005
【図４】
2011105000.tif 000006
【図５】
2011105000.tif 000007
【図６】
2011105000.tif 000008
【図７】
2011105000.tif 000009
【図８】
2011105000.tif 000010
【図９】
2011105000.tif 000011
【図１０】
2011105000.tif 000012
【図１１】
2011105000.tif 000013
【図１２】
2011105000.tif 000014
【図１３】
2011105000.tif 000015
【図１４】
2011105000.tif 000016
【図１５】
2011105000.tif 000017
【図１６】
2011105000.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月2日(2011.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳波を用いてユーザの意図を推定する脳波インタフェースシステムに関する。より具体的には、推定したユーザの意図（選択された選択肢）が正しいか否かを確認する機能を備えた脳波インタフェースシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで日常生活に用いる様々な機能を有する機器が提案されている。ユーザはこれらの機器を操作することで、所望の情報を取得したり、機器が有するサービスを受けている。
【０００３】
近年、機器の数自体の増加又は機器を使わないと得られない情報の増加により、ユーザが機器への操作指示を行うために用いるインタフェースを、ユーザが容易に操作できるようにする必要性が年々高まっている。例えば、情報機器（テレビ、携帯電話、ＰＤＡ等）においては、ユーザが画面を見ながら情報機器の操作項目（メニュー項目）である選択肢を選択することで、機器操作を行っている。その操作入力を行う方法としては、ボタンを押す、カーソルを移動させて決定する、画面を見ながらマウスを操作する、などの方法が用いられていた。しかし、例えば、家事、育児や、自動車の運転中など、両手が機器操作以外の作業のために使えない場合は、操作が実行できないこともあった。
【０００４】
これに対して、ユーザの生体信号を利用した入力方法がある。非特許文献１では、脳波の事象関連電位を用いてユーザが選択したいと思っている選択肢を識別する技術が開示されている。具体的には、選択肢をランダムにハイライトし、ユーザが選択したいと思っている選択肢がハイライトされた時点を起点に約３００ミリ秒後に出現する事象関連電位（Ｐ３００と呼ばれることが多い）の波形を利用して、選択肢の推定を実現している。
【０００５】
ここで、「事象関連電位」とは、脳波の一部であり、外的あるいは内的な事象に時間的に関連して生じる脳の一過性の電位変動をいう。
【０００６】
この技術によって、ユーザは両手がふさがっている場合でも、また病気等により手足が動かせない状況においても選択したいと思った選択肢が選択でき、機器操作等のインタフェースが実現できる。また特許文献１においても、同様に事象関連電位を用いた脳波インタフェースの例が説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７５６１９号公報（Ｐ３００−ＢＣＩの例）
【特許文献２】特開２００５−３４６２０号公報（Ｐ３００−ＢＣＩの例２、加算回数の表示も含む）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｄｏｎｃｈｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｔｈｅ  Ｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ：Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓｐｅｅｄ  ｏｆ  ａ  Ｐ３００−Ｂａｓｅｄ  Ｂｒａｉｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ”，ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＲＥＨＡＢＩＬＩＴＡＴＩＯＮ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，  Ｖｏｌ．８，  Ｎｏ．２，  Ｊｕｎｅ  ２０００
【非特許文献２】入戸野宏、「心理学のための事象関連電位ガイドブック」、第６９ページ、北大路書房、２００５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、脳波信号はゆらぎを持つ微弱な信号でありノイズも多く含まれる。そしてノイズ混入を完全になくすことは難しい。１回の脳波計測では所望の事象関連電位が得られないことも多いため、常に正確にユーザの意図が判別できるわけではない。
【００１０】
このため、同じ条件での事象関連電位を複数回取得し加算平均をすることで、条件とは無相関に発生するノイズ成分を相殺して所望の脳波成分のみを得る方法が知られている。生理心理実験等においては、事象関連電位を数十回加算する必要があるとされる。例えば非特許文献２には、「今回の測定対象のようなＰ３（Ｐ３００）のような１０μＶを超える大きな電位は、約２０回の加算で安定した波形が得られると言われている。」との記載がある。
【００１１】
図１６は、脳波インタフェースにおける事象関連電位の加算回数および識別率の関係を示す。図１６は、非特許文献１のＦｉｇ．３の抜粋である。ただし、横軸は加算回数に変換して表示してある。
【００１２】
図１６の横軸は加算回数、縦軸は非特許文献１の脳波インタフェースにおける識別率を示す。図１６に表示された２本の線は異なる解析方法の結果を示している。図１６からは、加算回数を増やすと識別率が向上すること、および、加算回数が少ない場合には、１００％の判別率には至らないことを読み取ることができる。例えば、１６回や３２回の加算を行う場合には１００％に近い識別率が得られるが、１回や２回の加算では３０−５０％の識別率しか得られていない。多くの判別手法では複数回の加算平均の波形を使って８０％−９０％程度の判別率を実現したと報告している。この状況では、脳波インタフェースの使用時には、機器が必ずしも全ての操作時に正しく判別できるとは限らない。例えば、１０回程度の操作に対して１〜２回の失敗事例が含まれることを意味する。
【００１３】
特許文献２においても、事象関連電位の加算回数を検討した結果が開示されている。特許文献２の段落００５０においては、５種類の単語の各々につき、加算回数を８回〜２２回まで実験的に変化させている。この場合の実験結果は、特許文献２の段落番号００５８の表２に示されている。特許文献２では、最も識別率が高くなったときの加算回数は１０回〜２０回となったことが報告されている。
【００１４】
基本的には、加算回数を増加させればさせるほどノイズの影響は減るため識別精度は向上することが期待される。しかしながら、加算回数を増やすとユーザがインタフェースに注意を向けなければならない時間が増加する。特許文献２では、選択肢を１００回も点滅させる必要がある。選択肢が１００回点滅するまでの間に、被験者は選択したいと思っている選択肢が点灯するのを待ち、点灯した場合に選択したいと思う必要がある。よって、被験者は長時間にわたって意識的な注意状態を維持することが必要であると考えられる。選択に要する時間は、点滅周期に依存する。特許文献２においては１００回の提示に約１分かかるとされている(特許文献２の段落００５０)。
【００１５】
上述した説明を総合すると、加算回数を増やして識別精度を向上することと、加算回数を減らしてユーザがインタフェースに注意を向ける時間を短縮することの間にはトレードオフの関係があるといえる。
【００１６】
本発明の目的は、脳波インタフェースの項目選択において、識別精度の向上と意図伝達時間の短縮とを両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による脳波インタフェースシステムは、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示する提示部と、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、前記ユーザの脳波信号を計測する生体信号検出部と、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記１つの選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じた処理を実行する出力部とを備えている。
【００１８】
前記推定部および前記確認点滅制御部の少なくとも一方は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる回数、および／または、前記確認点滅の回数を調整してもよい。
【００１９】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、前記確認点滅制御部は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記推定部によって推定された前記選択肢が前記ユーザにとってどの程度確からしいかを示す指標である確信度を算出し、前記確信度が高い場合には前記確認点滅の回数を減らし、前記確信度が低い場合には前記確認点滅の回数を増加させてもよい。
【００２０】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出し、前記確信度が予め定められた閾値以上のときは、前記判定部は確信度が高いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を減少させ、前記確信度が予め定められた閾値より小さいときは、前記判定部は、確信度が低いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を増加させてもよい。
【００２１】
前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位の波形と、予め保持していた再試行要求時のテンプレート波形とに基づいて計算される類似度を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出してもよい。
【００２２】
前記判定部における、前記推定部の推定結果が誤りと判定された割合を利用して、前記選択点滅制御部は、選択肢の点滅回数を調整してもよい。
【００２３】
前記判定部によって前記推定部の推定結果が誤りと判定されたときにおいて、推定結果が誤りと判定された割合が所定の値以上の場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を増加させ、推定結果が誤りと判定された割合が前記所定の値より小さい場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を減少させてもよい。
【００２４】
前記確認点滅制御部によって制御される確認点滅の回数は、前記選択点滅制御部によって制御される選択点滅の回数より多くてもよい。
【００２５】
前記推定部は、前記事象関連電位の所定の成分の振幅が最大となったときの選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると推定し、推定された前記選択肢を前記判定部が誤りであると判定したときにおいて、前記推定部は、前記所定の成分の振幅が２番目に大きかったときの選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると推定しなおしてもよい。
【００２６】
前記推定部は、各選択肢の点滅を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における、事象関連電位の陽性の極大値、又は、各選択肢の点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における、事象関連電位の陰性の極小値を利用して、前記ユーザの所望の選択肢を推定してもよい。
【００２７】
前記判定部は、推定された前記選択肢の確認点滅を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における事象関連電位の陽性の極大値であるＰ３００、又は、推定された前記選択肢の確認点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における事象関連電位の陰性の極小値であるＮ２００を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定してもよい。
【００２８】
前記推定部は、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位のうち、予め定められた特徴成分を有する事象関連電位に対応する選択肢を、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢として推定してもよい。
【００２９】
前記判定部は、前記１つの選択肢の点滅を起点とした事象関連電位が、予め定められた特徴成分を有する場合、前記１つの選択肢が前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であると判定し、前記１つの選択肢の点滅を起点とした事象関連電位が、予め定められた特徴成分を有しない場合、前記１つの選択肢が前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢ではないと判定してもよい。
【００３０】
本発明による脳波インタフェース提供装置は、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部においてそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部とを備え、前記判定部の判定結果に応じた処理を出力部に実行させる。
【００３１】
本発明による、脳波インタフェースシステムの実行方法は、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示するステップと、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、前記ユーザの脳波信号を計測するステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を実行するステップとを包含する。
【００３２】
本発明によるコンピュータプログラムは、脳波インタフェース提供装置に実装されるコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部に提示させるステップと、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号を受け取るステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を出力部に実行させるステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の脳波インタフェースシステムによれば、機器がユーザの所望の選択肢を誤判定した場合を検出でき、再試行や自動的な誤り補正が実現される。これにより、脳波インタフェースによるユーザの意図を効率的に伝達できるようになるため、ユーザのインタフェース操作効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】家庭用のテレビを利用した例による、本願発明者らが想定する脳波インタフェースシステム１の構成および利用環境を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における脳波インタフェースシステム１の構成図である。
【図３】（ａ）は、従来の脳波インタフェースシステムの処理の手順を示すフローチャートであり、（ｂ）は、本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、脳波インタフェースが起動されたときに表示されるメニュー画面２１の一例を示す図であり、（ｂ）は、各選択肢の点滅を起点として測定された脳波信号の事象関連電位の波形２４ａ〜２４ｄを示す図である。
【図５】本願発明者らが、図４で説明した脳波インタフェースを用いた実験を実施した時の、加算回数と識別精度（識別率）との関係を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は確認点滅を含む実施形態１による脳波インタフェースシステム１の画面イメージを示す図である。
【図７】脳波インタフェースで選択肢が決定されるまでの時間を従来法と比較した結果を示す図である。
【図８】加算回数による選択判定と確認判定の精度の違いを示す図である。
【図９】抽出したい条件（Ｔａｒｇｅｔ）および抽出したくない条件（Ｃｏｎｔｒｏｌ）の事象関連電位を比較して、有意差の有無を調べた結果を示す図である。
【図１０】識別精度の個人差の例を示す図である。
【図１１】ユーザＡおよびユーザＢの各々について、様々な点滅回数の組み合わせにおける意思伝達時間および識別精度の分布を示す図である。
【図１２】実施形態２による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】脳波インタフェースシステム１での実験データの分析結果を示す図であり、（ｂ）は、図１３（ａ）の実験データに基づき、補正の効果を検討した結果を示す図である。
【図１４】誤推定検出と選択肢の補正手順を示すフローチャートである。
【図１５】脳波ＩＦ提供装置４のハードウェア構成を示す図である。
【図１６】脳波インタフェースにおける事象関連電位の加算回数と識別率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本願発明者らは、２つの点に着眼して本願発明にかかる脳波インタフェースシステムをなすに至った。
【００３６】
まず第１に、本願発明者らは、識別方法を改善したとしても発生してしまうと考えられるユーザ所望の選択肢の誤推定時における、ユーザの反応に着目した。そして、誤推定であることをユーザの事象関連電位から特定できることを見出した。具体的には、脳波インタフェースシステムは、ユーザの脳波を利用して選択肢を推定した後、推定したその選択肢を点滅させてユーザの脳波に含まれる事象関連電位を測定する。そして、後述する事象関連電位のＰ３００成分等の信号成分を利用すると、その推定された選択肢が意図した選択肢であったか否かを確認できる。これにより、推定精度を向上させることができる。
【００３７】
第２に、本願発明者らは、上述した推定結果の選択肢を点滅させて、推定結果がユーザの意図した選択肢であったか否かを確認する場合には、点滅回数を効率的に少なく抑えることができることも見出した。選択肢を推定する際に各選択肢を点滅させる場合には、点滅回数を１回増加させるとすると選択肢の個数分だけ全体の点滅回数が増加することになる。しかし、ユーザの意図を確認するために推定された選択肢だけを点滅させる場合には、全体の点滅回数の増加分は、推定結果として得られた選択肢の１回の点滅分だけである。よってユーザの意図を推定してから、誤推定であったと判定するまでの時間を短縮できる。
【００３８】
これらにより、ユーザの意図を推定した後において、その推定が正しかったかどうかを確認できる脳波インタフェースシステムを得ることができる。そして誤推定であったと確認された場合には、その確認結果を、推定のやり直し（再試行）や選択肢の補正に活用できる。
【００３９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による脳波インタフェースシステムの実施形態を説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本願発明者らは、将来的には装着型の脳波計と装着型のディスプレイとを組み合わせた環境で脳波インタフェースシステムが構築されることを想定している。ユーザは脳波計とディスプレイとを装着し、装着型ディスプレイを利用してコンテンツの視聴や画面の操作を行う。また、他には、家庭用のテレビと装着型の脳波計とを組み合わせた家庭内などの環境でも脳波インタフェースシステムが構築されることを想定している。ユーザはテレビを見るときに、脳波計を装着し、脳波インタフェースを利用してコンテンツの視聴や画面の操作を行うことができる。
【００４１】
ここで、「脳波インタフェース」とは、ユーザの意図を脳波によって推定し、その意図を機器に伝達することによって機器を操作するインタフェースをいう。脳波インタフェースでは、ユーザの脳波とユーザの意図（機器操作）とが対応付けられており、それにより、ユーザの脳波から、そのときユーザが希望する機器操作を推定することが可能になる。
【００４２】
たとえば、図１は、家庭用のテレビを利用した例による、本願発明者らが想定する脳波インタフェースシステム１の構成および利用環境を示す。この脳波インタフェースシステム１は後述する実施形態１の脳波インタフェースシステムの構成に対応させて例示されている。
【００４３】
脳波インタフェースシステム１は、ユーザ１０の脳波信号を利用してＴＶ１１を操作するインタフェースを提供するシステムである。ユーザ１０の脳波信号はユーザが頭部に装着した生体信号検出部１３によって取得され、無線または有線で脳波インタフェース部２（「脳波ＩＦ部２」とも表記する。）に送信される。ＴＶ１１に内蔵された脳波ＩＦ部２は、脳波の一部を構成する事象関連電位のＰ３成分（あるイベントが生じた時刻を起点として、その時刻から３００ｍｓ前後の脳波中の事象関連電位の成分をいう。「Ｐ３００成分」とも呼ばれる。）を利用してユーザの選択意図を推定する。チャンネルの切り替えなどの動作を行う。
【００４４】
結果確認部３は、脳波ＩＦ部２の推定結果が、ユーザの所望する意図の推定が行えているか否かを確認するための処理を行う。そして、ユーザの意図の推定ができていないと判定したときは、結果確認部３は、推定選択肢の補正を行い、または、脳波インタフェースを利用してユーザに再度選択肢を選択させる。これにより、脳波インタフェースシステム１においてユーザの意図が常に正確に伝達される。
【００４５】
次に、脳波インタフェースシステム１の構成を説明する。
【００４６】
図２は、本実施形態における脳波インタフェースシステム１の構成図である。
【００４７】
脳波インタフェースシステム１は、脳波ＩＦ部２と、結果確認部３と、刺激提示部１１と、生体信号検出部１３と、出力部１７とを備えている。
【００４８】
刺激提示部１１は、機器を操作するユーザ１０にインタフェースのための選択肢や確認の視覚刺激等を提示する。例えばテレビやディスプレイなどが刺激提示部１１に該当する。図２に示すＴＶが刺激提示部１１として機能することを示すため、同じ参照符号を付している。
【００４９】
生体信号検出部１３は、たとえば脳波計であり、ユーザの頭部に装着された電極における電位変化を計測する。計測された電位変化が、そのユーザ１０の脳波信号である。生体信号検出部１３は、ユーザ１０の脳波信号を取得し、取得した脳波信号を無線または有線で脳波ＩＦ部２に送信する。また、推定したユーザ１０の意図が確認される際には、生体信号検出部１３は、取得した脳波信号を結果確認部３に送信する。
【００５０】
脳波ＩＦ部２および結果確認部３の動作の概要は既に説明した通りである。なお、脳波ＩＦ部２および結果確認部３は、１つの装置として実現されてもよい。当該装置は本明細書において脳波インタフェース提供装置４（「脳波ＩＦ提供装置４」とも表記する。）と呼ばれる。
【００５１】
出力部１７は、操作対象の機器であり、たとえばディスプレイである。ディスプレイの場合には刺激提示部１１と共用される場合もある。または、出力部１７は、操作対象の機器に対し、推定結果に対応する動作を行うことを指示する指示信号を送信する機器（たとえばリモコン）であってもよい。
【００５２】
以下、脳波ＩＦ部２および結果確認部３の構成をより詳細に説明する。
【００５３】
脳波ＩＦ部２は、選択点滅制御部１２と、選択肢推定部１４とを備えている。
【００５４】
選択点滅制御部１２は、刺激提示部１１に対して、複数の選択肢の点滅を制御する。選択肢推定部１４（以下「推定部１４」と記述する。）は、生体信号検出部１３で計測された脳波信号を解析し、解析結果をもとに脳波インタフェースでユーザがどの選択肢を選択したいと思っているかを推定する。
【００５５】
結果確認部３は、確認点滅制御部１５と、推定結果確認判定部１６とを備えている。
【００５６】
確認点滅制御部１５は、推定結果を刺激提示部１１に提示する際、推定結果である１つの選択肢を点滅させながら表示する。推定した選択肢が正しいか否かを確認するために行う、当該選択肢の点滅を、本明細書では「確認点滅」と呼ぶ。
【００５７】
推定結果確認判定部１６（以下「判定部１６」と記述する。）は、生体信号検出部１３で計測された脳波のうち確認点滅に関連した脳波信号の電位（事象関連電位）を解析することで、確認点滅されている選択肢はユーザが所望する選択肢と一致したかを判定する。
【００５８】
出力部１７は、判定部１６の確認結果に応じた処理を実行し、その結果を出力する。具体的には、判定部１６が、確認点滅されている選択肢はユーザが所望する選択肢と一致していると判定したときは、出力部１７は、その選択肢に対応する動作を実行する。これが、ユーザが所望する機器の動作結果（たとえばチャンネルの切り替え）として出力される。一方、判定部１６が、確認点滅されている選択肢はユーザが所望する選択肢と一致しないと判定したときは、出力部１７は、再試行の指示を出す。
【００５９】
次に、図３を参照しながら、従来の脳波インタフェースシステムの処理と本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理との間で共通する処理および相違する処理を説明する。図３（ａ）は、従来の脳波インタフェースシステムの処理の手順を示すフローチャートであり、図３（ｂ）は、本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。
【００６０】
従来技術と本実施形態とに共通する処理は、ステップＳ１０〜Ｓ４０である。そして、従来技術と本実施形態との間で相違する処理は、本実施形態においては、ステップＳ５０〜Ｓ８０を追加的に行うことである。
【００６１】
従来の脳波インタフェースは脳波によって選択肢の中から所望の選択肢を推定する。一方、本実施形態による脳波インタフェースでは、脳波によって選択肢の中から所望の選択肢を推定した後に、システム側の選択肢の推定結果を確認する処理を設け、推定結果が正しかったか否かを判定する。
【００６２】
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示す、従来の脳波インタフェースシステムおよび本実施形態による脳波インタフェースシステム１に共通する処理を、図４の脳波インタフェースシステムの処理の流れと対応づけながら説明する。以下では、図２に示す脳波インタフェースシステム１の各構成要素が、図３（ｂ）に示す処理を行うとして説明する。
【００６３】
ステップＳ１０において、選択点滅制御部１２は、ユーザ１０に対して選択肢を点滅させて選択肢を提示する。刺激提示部１１はディスプレイ等の、ユーザに視覚刺激を提示するための装置を持ち、現在選択可能な選択肢が列挙されるメニューを表示した後で、選択肢を点滅させる。
【００６４】
図４（ａ）は、脳波インタフェースが起動されたときに表示されるメニュー画面２１の一例である。画面には「どの番組をご覧になりたいですか？」という質問２２と、見たい番組の候補である選択肢２３ａ〜２３ｄが提示される。選択肢２３ａ〜２３ｄは、それぞれ「野球」、「天気予報」、「アニメ」、「ニュース」の４種類である。この４種類のうち一つは明るい色でハイライト表示されている。例えば、画面２１では「野球」２３ａがハイライトされている。
【００６５】
ここで、「選択肢」とは、機器の操作に関するメニュー（操作）項目を指す。例えば、ＴＶではチャンネルを操作項目としてもよい。また、ＨＤＤレコーダーでは録画、再生等を操作項目とすることができる。つまり、リモコンを用いて、または、ユーザが機器に直接触れることにより、機器への操作を指示する内容を操作項目とすることができる。
【００６６】
「選択肢の点滅」とは、選択肢が見える状態と見えない状態と繰り返すこと以外にも、例えば、選択肢のハイライト表示とハイライト表示の解除とを繰り返すことを指す。
【００６７】
「ハイライト表示」とは、他の項目より明るい背景によって表示されたり、明るい文字色によって表示されたり、カーソル等で指し示すことによって指示されることを指す。つまり、ハイライト表示とは、注意を引く表示を意味する。
【００６８】
選択肢の点滅は、ユーザの注目を集める状態と、注目を集めない状態とを繰り返せばよい。ユーザ１０が見たときに、脳波インタフェースシステム１が現在どの項目についてユーザ１０に注意を向けて欲しいかをユーザ１０に伝えられるように選択肢が示されていればよい。
【００６９】
脳波ＩＦ部２では、ユーザ１０は自分が選択したい選択肢がハイライトしたタイミングで、「選択したい！」と意識する。この意識が脳波信号の波形変化として現れて、次のステップで生体信号検出部１３によって計測される。
【００７０】
ステップＳ２０では、生体信号検出部１３は、ステップＳ１０で各選択肢がハイライトされる前から脳波信号を計測し、ハイライトされた時刻を含む一定時間帯の脳波信号を、メモリ（図示せず）の各選択肢に対応するメモリ領域に蓄積する。
【００７１】
生体信号検出部１３は、ステップＳ１３にてハイライト表示された瞬間の時刻を基準として、その時刻の、例えば２００ミリ秒前から１秒後までの時間帯の脳波信号を取得する。この脳波信号が事象関連電位として利用される。言い換えると、脳波信号には事象関連電位が含まれている。
【００７２】
上述の事象関連電位を利用することによって、ハイライト表示された項目に対するユーザの反応が得られる。
【００７３】
脳波ＩＦ部２は、生体信号検出部１３から受け取った脳波信号をその都度メモリ（図示せず）に蓄積する。各選択肢に対応するメモリに蓄積することで、選択肢間の波形を比較して選択肢の推定等に用いることが可能になる。
【００７４】
なお、生体信号検出部１３にメモリが設けられていなくてもよい。生体信号検出部１３は脳波信号を出力し続け、脳波ＩＦ部２がその脳波信号を蓄積して上述した必要な脳波信号を切り出してもよい。
【００７５】
ここで、事象関連電位の起点は、選択肢がハイライト表示された時点に限らず、ハイライト表示が消えた時点を用いることができる。このように、選択肢のハイライト表示された時点、選択肢のハイライト表示が消えた時点、選択肢が表示された時点、選択肢の表示が消えた時点のいずれかを起点とする場合、本明細書では「選択肢の点滅を起点とする」と表現する。
【００７６】
ステップＳ３０では、選択点滅制御部１２は、選択点滅を制御する。「選択点滅」とは、機器操作のメニュー項目である選択肢をユーザが選択するために行う、選択肢の点滅である。選択点滅制御部１２は、いつ、どの選択肢をハイライトするか、また、各選択肢について何回ずつハイライトするかなどを制御する。図４（ａ）に示すように、選択点滅制御部１２は、まず一番上の「野球」２３ａの選択肢を選択して点滅させる。以下、このステップＳ３０が実行されるたびに、順次、次の選択肢が選択され点滅される。その後、４つ目の「ニュース」２３ｄの次はまた一番目の野球に戻る。
【００７７】
脳波インタフェースシステム１において、脳波の波形が揺らいでいて一つ一つの波形にはノイズが多く含まれる場合には、加算平均により必要な信号を取り出す処理により解決が図られる。この繰り返し数は、例えば５回や１０回と設定され、各選択肢がそれぞれ複数回ハイライトされ、その反応（脳波）を加算平均して信号判別に用いられる。この繰り返し回数は、脳波の状態や個人の波形の状態、判別精度などによって決められ、１回で加算をしない場合（非加算）もありえる。
【００７８】
なお、本実施形態のステップＳ３０では、項目は順次ハイライトされるとしたが、ランダムにハイライトする方法も可能である。これにより、事前にどの項目がどの順番でハイライトされるか不明なため、より注意深くメニューが選択される可能性がある。
【００７９】
ステップＳ４０では、推定部１４は、ユーザ１０が選択を希望する選択肢を推定する。具体的には、推定部１４は、生体信号検出部１３にて計測され蓄積された、各選択肢に対する事象関連電位と、予め定められた特徴成分の波形とを比較することで選択肢を推定する。例えば、図４（ｂ）は、各選択肢の点滅を起点として測定された脳波信号の事象関連電位の波形２４ａ〜２４ｄを示す。ここで波形２４ｂのみ、特徴的な成分が確認される。推定部１４は、この特徴的な成分を識別可能な波形の情報を予め保持している。推定部１４は、得られた事象関連電位の各波形を予め定められた特徴成分の波形と比較し、予め定められた特徴成分を有する選択肢を決定する。「予め定められた特徴成分を有する選択肢」とは、予め定められた特徴成分の波形と、類似度が最も高い波形を有する選択肢を含む。次に、推定部１４は、ユーザ１０が選択したかった選択肢は、特徴成分の波形を有する波形２４ｂに対応する選択肢「天気予報」２３ｂであると推定する。
【００８０】
比較に際しては、例えば、事象関連電位の視覚Ｐ３成分を利用可能である。「視覚Ｐ３成分」とは、視覚を刺激する事象（選択肢の点滅）を起点とした２００ミリ秒以上４００ミリ秒以下における脳波信号において、陽性（正の方向）に振幅のピークを有する事象関連電位の成分をいう。なお、「陽性に振幅のピークを有する」とは、極大値であればよく、最大値も含む。または、推定部１４は、３００ミリ秒±５０ミリ秒のピーク振幅の大きさを比較してもよい。例えば、ピーク振幅の大きさが最も大きい波形を有する選択肢をユーザが希望する選択肢と推定する。また、推定部１４は、予め用意した典型的なＰ３００の波形からテンプレートを作成して、そのテンプレートとの類似度を算出して、その類似度に応じて選択肢を推定してもよい。例えば、テンプレートとの類似度が大きい波形を有する選択肢をユーザが希望する選択肢と推定する。
【００８１】
本実施形態による脳波インタフェースシステム１の推定部１４は、ステップＳ９２において、ユーザが選びたいと思われる選択肢を次のステップに出力する。従来の処理であれば、ステップＳ９１において、推定結果の選択肢は画面等に表示され、選択肢に記載された動作を実行する。
【００８２】
以上のような処理によって、脳波インタフェースシステム１ではボタン操作等をすることなく、ユーザ１０が意図した選択肢を脳波の事象関連電位から推定可能になる。
【００８３】
この推定の精度を高めたいときには、各選択肢の点滅を一巡させる試行を複数回行い、各選択肢の点滅を起点として計測された各事象関連電位を加算する方法が考えられる。本願発明者らは以下の実験を行い、その有効性を確認した。
【００８４】
図５は、本願発明者らが、図４で説明した脳波インタフェースを用いた実験を実施した時の、加算回数と識別精度（識別率）との関係を示す。実験の被験者数と繰り返し数が少ないため多少の変動が見られるが、概ね以下のように要約される。まず、横軸の加算回数が１−３回のときの識別率は５０−６０％前後であった。そして、加算回数が８−１０回になると識別率は７０−８０％に向上した。つまり、加算回数と識別率には正の相関があることがわかった。
【００８５】
高精度の識別率を得るには、たとえば１０〜２０回の十分な加算回数が必要であると思われる。しかしながら加算回数を増やすと提示時間が長くかかる。これは、先に発明が解決しようとする課題欄において説明したとおりである。
【００８６】
そこで本願発明者らは、そのような課題に対して、識別方法を改善しても発生してしまうと考えられるユーザ所望の選択肢の誤推定時の脳波の活用に着目した。本願発明者らは、脳波ＩＦ部２が正しくユーザの選択肢を推定できなかった場合も、ユーザの事象関連電位からその推定の可否を特定できると思い至った。それは、ユーザが選択肢を選択する場合と同様に、推定結果の選択肢を点滅させてその点滅を起点とした事象関連電位を測定し、Ｐ３００等の成分を解析することにより、推定結果が正しかったかどうかの確認に対するユーザの意思を判定できるという点である。
【００８７】
これらに着目し、本願発明者らは、脳波インタフェースシステム１に図３（ｂ）に示すステップＳ５０〜Ｓ８０を追加的に実行させることにした。
【００８８】
以下、図３（ｂ）のステップＳ５０〜Ｓ８０による確認処理の流れを、図６（ａ）および（ｂ）を適宜参照しながら説明する。図６（ａ）は、図３のステップＳ１０〜Ｓ３０の処理の流れに関連する選択肢の切り替え表示例を示している。
【００８９】
ステップＳ５０は、ユーザ１０に対して推定結果の選択肢を点滅させることで、確認のための刺激を提示する処理である。刺激提示部１１は刺激を提示する。例えば図６（ｂ）の推定結果の表示例に示すように、「あなたが選んだのは「野球」ですね」というメッセージの表示と共に、「野球」の選択肢がハイライト表示され、その後、点滅を開始する。
【００９０】
このステップＳ５０の点滅に対して、ユーザの所望の選択肢が推定結果の選択肢として提示されていない場合には、確認選択肢のハイライトと共に、「それは違う」と思いながらメニューを注視する。この意思は事象関連電位に反映され、以後のステップで結果確認部３に伝達される。
【００９１】
一方、ステップＳ５０の点滅に対して、ユーザ所望の選択肢が推定結果の選択肢として正しく提示されている場合には、ユーザは確認作業を終了する。このとき、ユーザは「そうそう」や「そう、それ」などと思わなくてもよい。必要とされるのは、推定結果が正しくないときにおけるその事実を、ユーザが意識して確認したことである。そのため、推定結果が正しい場合には確認点滅に対しては、ユーザは特に何も意識する必要はなく、推定結果が正しくない場合にはユーザは推定結果に対して「それは違う」と意識を向けさせ、それぞれの場合を区別している。
【００９２】
ステップＳ６０では、生体信号検出部１３は、ステップＳ５０で確認の選択肢がハイライトされた時点を含む一定時間帯で脳波信号を計測し、メモリに蓄積する。具体的には、生体信号検出部１３は、ステップＳ５０にてハイライト表示された瞬間の時刻を基準として、その時刻の２００ミリ秒前から１秒後までの脳波信号を取得する。これによって、脳波信号に含まれる事象関連電位が取得され、ハイライト表示された確認の選択肢に対するユーザの反応が得られる。
【００９３】
ステップＳ７０では、確認点滅制御部１５が、確認点滅の点滅周期および回数を制御する。確認点滅制御部１５は、予め定められた周期で確認選択肢のハイライトおよびハイライトの解除（確認点滅）を行う。確認点滅制御部１５は点滅回数をカウントする。そして所定の点滅回数（たとえば１０回）に達していない場合には、ステップＳ５０に戻って点滅制御を行い、所定の点滅回数に達した場合には点滅制御を完了してステップＳ８０に移る。
【００９４】
ステップＳ８０では、判定部１６が確認結果を判定する。判定部１６は、確認点滅を起点として生体信号検出部１３にて計測された脳波信号の事象関連電位に、確認に関連して発生する波形の特徴成分が含まれているか否かを判定する。判定部１６は、この確認に関連して発生する波形の特徴成分を識別可能な波形の情報を予め保持している。判定部１６は、計測された脳波信号の事象関連電位の波形を予め定められた特徴成分の波形と比較し、予め定められた特徴成分を有するか否かを判定する。例えば判定部１６は、計測された脳波信号の事象関連電位の波形が予め定められた特徴成分の波形と所定の閾値以上の類似度を有するか否かにより、事象関連電位の波形が当該予め定められた特徴成分を有しているか否かを判定する。そして、その判定結果に基づいて、判定部１６は、所望の選択肢が提示されたか否かを判定する。例えば判定部１６は、事象関連電位の波形が所定の閾値以上の類似度を有する場合には、その波形が当該予め定められた特徴成分を有しており、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢が提示されたと判定（推定）する。一方、判定部１６は、事象関連電位の波形が所定の閾値より小さい類似度を有する場合には、その波形が当該予め定められた特徴成分を有しておらず所望の選択肢が提示されていないと判定（推定）する。
【００９５】
確認に関連して発生する波形成分が事象関連電位に含まれているか否かの判定方法は、複数考えられる。たとえば、下向き（すなわち陽性方向）の山形の波形の頂点の時間（潜時）を比較して一致するか否かで判断してもよいし、図４（ｂ）の加算波形をテンプレートとして保存し、加算波形とそのテンプレートとの形状を比較して一致するか否かで判断してもよい。これにより、システムの推定誤りを検出でき、推定結果の補正の必要性を判定できる。ここで、下向きの山形の波形の頂点の時間（潜時）とは、例えばＰ３００を確認する場合には、確認点滅を基点として２００ミリ秒〜４００ミリ秒の陽性に変化した事象関連電位で最も値が大きい時刻であると定義できる。
【００９６】
この潜時が標準と大きく異なる場合には、推定結果を確認した信号が含まれていないと判定できる。
【００９７】
ステップＳ９２では、判定部１６がその推定結果を出力する。推定結果が正しかったときは、選択肢に記載された動作の実行を指示する。例えばテレビであれば画面表示内容の変更などが該当する。なお、出力はインタフェースが提供する機能によって異なってもよい。
【００９８】
このようなステップＳ５０〜Ｓ８０にわたる確認処理により、仮に選択肢推定処理で推定を誤った場合でも、推定が誤っていたという状況を判定可能になる。
【００９９】
この確認ステップは、全体の識別率は維持しつつも性能向上が図れるという効果をもたらす。図７を参照しながら説明する。
【０１００】
図７は、脳波インタフェースで選択肢が決定されるまでの時間を従来法と比較した結果を示す。この結果は、点滅回数と全ての点滅が完了するまでの時間（選択決定時間）、および、点滅を注視して意思を伝達しようとする必要のある時間（意思伝達時間）の観点でまとめられている。表中の値の試算に当たっては選択肢の数は４、点滅間隔は３５０ミリ秒、従来の点滅回数を５回のケースと１０回のケースの２種類とした。精度の想定に関しては、図５の数値（５回加算時には６６．７％、１０回加算時には７７．５％）を使用し、各選択肢の点滅に対する加算回数と精度の関係、および確認の点滅に対する加算回数と精度の関係はここでは同等の数値を使用した。
【０１０１】
図７において、まず、各選択肢の点滅回数を５回に設定した従来法Ａを説明する。従来法Ａでは、総点滅回数は２０回、点滅間隔３５０ミリ秒なので、選択決定に要する時間４３は２０回＊３５０ミリ秒＝７秒である。確認のプロセスはないので、意思伝達時間４４はそのまま７秒、識別精度は、図５の想定より６６．７％となる。
【０１０２】
また、各選択肢の点滅回数を１０回にした従来法Ｂでは、従来法Ａの計算と同様に考えると、総点滅回数は４０回で選択決定に要する時間は１４秒、意思伝達時間は１４秒、識別精度は図５の想定より７７．５％となる。
【０１０３】
次に本発明の選択点滅と確認点滅を組合せた方法の試算の事例を説明する。
【０１０４】
選択点滅を５回、確認点滅を１０回とした場合を考える。総点滅回数は選択５回＊４選択肢＋確認１０回＝３０回になる。また、選択決定時間に関しては、選択点滅に２０回＊３５０ミリ秒＝７秒、確認点滅に１０回＊３５０ミリ秒＝３．５秒の合計１０．５秒で済む。
【０１０５】
意思伝達時間については、選択誤りの場合にのみ補正に関する意思表示をすればよいため、確認点滅を常に見ている必要はなく、意思伝達時間としては少なくて済む。例えば、図５の数値を用いると、５回加算時には識別率は６６．７％になる。確認時にも補正の意思伝達が必要なのは、１００％−６６．７％＝３３．３％である。このため、平均の意思伝達時間を考えると、確認点滅については３．５秒＊３３．３％で平均約１．２秒が必要になる。
【０１０６】
次に、識別精度を説明する。選択肢の加算平均５回による識別精度は６６．７％であるのに対して、確認点滅１０回の識別精度は７７．５％という想定に基づいている。起こりえる状況としては、選択の正誤と確認の正誤の組合せで４通りの状況が考えられる。
【０１０７】
本実施形態のように、確認点滅を導入することで、選択に失敗しても確認で補正が必要と認められ、最終的な識別精度が向上する状況も発生する。しかしながら、選択で正しくても確認で補正が必要と誤判定される状況等もある。これらの複数の状況の組合せによれば、全体で正しく選択され確率は７８．８％と想定できる。
【０１０８】
以上、図７の表から理解されるように、本実施形態によれば、従来法Ｂと比較して各選択肢の点滅回数を減らしつつ、減らした一部を確認点滅に回している。これにより、総点滅時間を減らしつつ識別精度を維持することが可能である。
【０１０９】
なお、図７の例では識別精度を維持して、意思伝達時間を短縮する方向の点滅回数の配分を行った。しかし、識別精度を向上させるために確認の点滅を用いてもよい。この場合には、選択に対する点滅回数を減らさずに確認の点滅を追加することで、従来法よりも識別精度を向上できる。
【０１１０】
また、本実施形態においては、確認点滅に対する意図の解析方法は、本願発明者らが新たに見出した確認点滅に対する脳波の特徴を活用した。これにより、選択点滅に対する解析方法とは異なる方法を構成して、選択点滅に対する解析より性能を向上できる。
【０１１１】
図８は加算回数による選択判定と確認判定の精度の違いを示す。図８において、横軸は加算回数、縦軸は識別率を示す。グラフ５１は４項目の選択肢の中から選択をしたときの選択判定の精度を示し、グラフ５２は単独で点滅しているアイコンを注視することで意図を判定したときの確認判定の精度を示す。２本のグラフの違いは、（１）全体としてグラフ５２の方が、識別率が良いこと、および、（２）グラフ５２の方が識別率の精度の向上の傾きが急であり、より加算の効果が得られやすいこと、の２点である。
【０１１２】
上述の（１）に関連する全体の識別率の違いについては、選択肢の数の違いによる効果が含まれると考えられる。選択肢が４つの場合では、ランダムに推定すると２５％の精度になるのに対して、選択肢が１つの場合では、ランダムに推定すると５０％の精度になる。つまり、もともと前提としている選択肢の数が異なっているため、識別率にも差が現れる。
【０１１３】
上述の（２）に関連する識別率向上度合いの違いは、選択肢の数の影響ではなく、別の要因と考えられる。それは実験条件の違いから来る脳波特性の違いに起因している。
【０１１４】
以下、図９を参照しながら、本願発明者らが独自に行った実験および解析の結果を示す。本願発明者らは、被験者１５名の脳波を計測した。
【０１１５】
図９は、抽出したい条件（Ｔａｒｇｅｔ）および抽出したくない条件（Ｃｏｎｔｒｏｌ）の事象関連電位を比較して、有意差の有無を調べた結果を示す。
【０１１６】
脳波を計測する条件（課題）は、２つある。１つ目は、４つの選択肢が提示され、その選択ハイライトに対する事象関連電位を用いて一つの選択肢を選択する課題である。２つ目は、１つのアイコンが点滅し、その確認ハイライトに対する事象関連電位を用いて、確認ハイライトが注視されている課題である。１つ目の計測条件に基づいて得られた結果は、図９の「４項目」として表示されている。また、２つ目の計測条件に基づいて得られた結果は、図９の「１項目」として表示されている。
【０１１７】
被験者１５名の事象関連電位は、それぞれ１回の場合と５回の場合について、波形のデータ数を揃えるために２２５本ずつランダムに抽出して加算されている。ここで検定の結果１％で有意差があると判定された区間を各グラフの下部を太線で明示している。
【０１１８】
有意差区間は、抽出したい条件と抽出したくない条件の脳波に明確な違いが見られる区間であり、この区間に、両条件に対応する脳波を識別するための情報が含まれていると考えてよい。例えば、１項目の非加算のグラフを見ると有意差区間は約２００−４００ミリ秒の区間に見られるので、この区間に識別のための情報が含まれている。
【０１１９】
この図９のグラフによれば、非加算の場合では、４項目のグラフよりも１項目のグラフの方が、有意差区間が大きいといえる。確認点滅の方がより多くの情報を含んでいることがわかる。このため、識別率が高く、さらに識別率の向上も多かったと考えられる。
【０１２０】
図９の、単独アイコンに対する確認ハイライトの加算平均波形（１項目の５回加算のグラフ）についてみると、１００ミリ秒から２００ミリ秒のあたりに上向きに凸の波形１０１が見られ、この成分が識別率に貢献できていると考えられる。この成分は後述のように「Ｎ２００」と呼ばれる事象関連電位の成分である。
【０１２１】
上述のとおり、本実施形態によれば、脳波信号（事象関連電位）を脳波インタフェースにおける選択肢の推定に使用するだけでなく、選択肢の推定結果の正誤の確認にも使用した。これにより、同程度の点滅回数でありながら、ユーザが意図伝達をするために要する時間を削減でき、効率的に脳波インタフェースを使用できる。また、新たに認められた確認点滅に対する脳波信号の特性から、確認点滅に対する識別精度は選択点滅に対する識別精度よりも高くなるので、より効率を向上させることができる。
【０１２２】
（実施形態２）
実施形態１では、脳波インタフェースシステムの全体の動作を説明した。
【０１２３】
本実施形態では、脳波ＩＦ部２の動作状況と結果確認部３の動作状況とに応じて、選択点滅制御部１２および確認点滅制御部１５が点滅回数を調整する動作を説明する。本実施形態にかかる脳波インタフェースシステムの構成は、実施形態１と同じである。したがって、実施形態１と異なる機能を有する構成要素のみ説明し、共通の機能を有する構成要素の説明は省略する。
【０１２４】
脳波インタフェースの操作を行う時間の制約から、選択点滅回数と確認点滅回数はなるべく少ない方が良い。しかし、ユーザの脳波からユーザが操作したい項目を、脳波インタフェースが十分に高い精度で推定する必要がある。この両方を満たすために、選択点滅回数と確認点滅回数を適切に配分することは有効と考えられる。このとき最適な回数配分は、個人毎に異なる必要があると想定される。以下、その配分方法を説明する。
【０１２５】
脳波波形の個人差は大きく、同じ課題を与えたとしても、人によって出現する脳波波形は異なることが知られている。また、実施形態１にかかる脳波インタフェースにおいても、選択点滅に対しては選択の意図に関連する誘発反応であるＰ３００が観察され、確認の点滅に対しては単一の選択肢の点滅に対する誘発反応が観察された。図９によれば、誘発反応にはＰ３００よりも早期の成分も含まれることがわかる。
【０１２６】
このように個人によって成分ごとに脳波波形への現れ方が異なるため、その識別精度も異なり、最適な点滅回数も異なると想定される。「識別精度」とは、複数の項目からユーザが所望する項目を推定する精度をいう。以下、仮想的な例を用いて説明する。
【０１２７】
図１０は、識別精度の個人差の例を示す。ユーザＡおよびユーザＢの各々について、４つのメニュー項目に対する点滅の反応と、１項目に対する点滅の反応の例を示している。図１０において、横軸は加算回数、縦軸は識別精度である。
【０１２８】
図１０の実線で示される４項目に対する誘発反応（１回〜５回加算）については、ユーザＡの識別精度がユーザＢの識別精度よりも高い。一方、図１０の点線で示される１項目に対する誘発反応（１回〜１０回加算）については、ユーザＢの識別精度がユーザＡの識別精度より高いことがわかる。個人毎に識別精度は異なるために、このような事例も発生しうる。
【０１２９】
この事例において、選択点滅回数を１回から５回に変化させ、確認点滅回数を１回から１０回に変化させた場合のすべての組合せは、５０通り存在する。それぞれ図７に一例を示したような意思伝達時間と想定識別精度の見積りが可能である。
【０１３０】
図１１は、ユーザＡおよびユーザＢの各々について、様々な点滅回数の組み合わせにおける意思伝達時間および識別精度の分布を示す。算出の前提条件は、図７における試算と同様である。図１１において、点滅回数の組合せによって様々な意思伝達時間と識別精度が想定されることがわかる。またユーザＡとユーザＢとでは、回数と識別精度の関係が異なるため、分布の広がりが異なることがわかる。この分布は、図１０に示す各ユーザの回数と精度のグラフによって異なり、この分布によって最適な回数が設定可能である。
【０１３１】
例えば図１１の分布において、最低想定識別精度を８０％とした時に最も意図表出時間の少ない組み合わせを探索する。ユーザＡについては、選択点滅回数３回、確認点滅回数６回のときに想定識別精度は８０．９％で意図表出時間は３．５秒となる。ユーザＢについては、選択点滅回数４回、確認点滅回数６回のときに想定識別精度は８１．８％で意図表出時間は４．２秒となる。このように、人によって最適な点滅回数は異なる。このため、最適な点滅回数に近づける補正が可能になる。なお、この最低想定識別精度の８０％は一例であり、用途に応じて補正すれば別の点滅回数が設定できるし、許容される最大の意図表出時間を設定することでも別の点滅回数を設定できる。
【０１３２】
この知見によれば、ユーザ毎に最適な選択点滅回数と確認点滅回数とは異なっているといえる。ユーザの波形の現れ方、回数および精度向上の関係によって、選択点滅回数を多くするか、確認判定回数を多くするかを変更可能である。
【０１３３】
点滅回数の決定方法としては、上記のような選択点滅回数と確認点滅回数の増加に対する識別精度の向上度合いがわかる場合には、図１１のような分布が作成できこの分布から所望の点滅回数を決定できる。しかし、このように全ての条件での判別率をユーザ毎に求めるのは負担になる場合もあると想定される。以下に、点滅回数のその他の決定方法を説明する。
【０１３４】
点滅回数を決定する一つ目の方法は、選択時の推定の確信度を利用した方法である。確信度とは、そのユーザにとって推定選択肢がどの程度確からしいかを示す指標である。確信度は、たとえば「高い」または「低い」に対応する２つの状態をとり得る。または、確信度は、数値で表されてもよい。推定部１４は、各選択肢に対する事象関連電位波形を比較するため、どの程度推定選択肢が確からしいかの値を算出可能である。例えば、４つの選択肢に対する各事象関連電位の波形間の類似度を計算する。このとき、１つの波形のみが他の３つの波形と明らかに異なる場合、確信度が高いと言える。
【０１３５】
具体的には、４つの選択肢の場合、ユーザは４つの選択肢のいずれかについて、選択したいという意思を持っていると考えられる。この場合には、選択肢に対する４つの事象関連電位波形の中で、所望の選択肢に対する事象関連電位にのみ選択意思に関連する脳波成分が含まれると考えて良い。選択意思に関連する脳波成分とは、例えばＰ３００と呼ばれる、３００ミリ秒付近の脳波成分などが該当する。ここで、理想的な計測条件においては、４つの事象関連電位のうち、一つだけがＰ３００の脳波成分を含むため、４つの波形を相互に比較すると、所望の選択肢に対する波形のみに特徴が現れることになる。
【０１３６】
例えば、推定部１４での処理方式が、選択意思に関する標準的なテンプレート波形を保持し、そのテンプレート波形と４つの事象関連電位との類似度の比較によって選択肢を推定する方法を採用しているとする。理想的な計測条件においては、１つの事象関連電位のみテンプレート波形との類似度が高く、その他の３つの事象関連電位に対しては同程度に類似度が低いことが想定される。この場合には、確信度が高いと言える。
【０１３７】
反対に、計測時にノイズが混入すると、テンプレート波形と４つの事象関連電位の波形とが類似する場合も想定できる。この場合には、所望の選択肢が明らかでないため、確認は注意深く行われる必要がある。
【０１３８】
テンプレート波形と４つの事象関連電位の波形とが類似するか否かは「類似度」を利用して判断することが可能である。ここで類似度の計算方法としては、比較対象の波形とテンプレート波形の単純なサンプリング値ごとの２乗誤差の平均でも良いし、相関係数を用いても良い。
【０１３９】
また、推定部１４では、テンプレート波形を用いなくても、４つの相互の波形の類似度を比較し、他の３つの波形との類似度の平均値が最も低い波形を推定結果として用いる方法もある。この場合には、選択肢推定結果の１位と２位の類似度の平均値が所定値以上離れている場合には、確信度が低いと言える。
【０１４０】
このように算出された確信度が高い場合には、推定部１４の出力は正しい可能性が高いと考えられる。よって確信度が高い場合には、全体の選択時間を短縮するために、確認点滅の回数をその初期設定値（たとえば１０回）よりも減らすことができる。また確信度が低い場合には、推定部１４の出力が間違っている可能性もあると考えられる。よって、確認点滅の回数を初期設定値よりも増やすことで確実に確認が行えるようにできる。
【０１４１】
なお、確信度に代えて、判定部１６による、推定された選択肢が誤りであったか否かの判定結果の割合を利用することも可能である。判定部１６における、推定された選択肢が誤りであると判定された割合が予め保持した値以上の場合には、選択点滅制御部１２は選択肢の点滅回数を増加させてもよい。一方、当該割合が予め保持した値より小さい場合には、選択点滅制御部１２は選択肢の点滅回数を減少させてもよい。
【０１４２】
点滅回数を決定するもう一つの方法は、確認時の推定の確信度を利用する方法である。判定部１６は、確認点滅に対する事象関連電位から再試行要求がでているかどうかに関する確信度を算出可能である。確信度は、上述のように「高い」または「低い」の２状態のいずれかであってもよいし、数値として得られてもよい。その数値が予め定められた閾値以上の場合には確信度が「高い」と分類し、当該閾値より小さい場合には確信度が「低い」と分類してもよい。例えば、判定部１６は、確認点滅に対する事象関連電位の波形と、予め保持していた再試行要求時のテンプレート波形との類似度が高い場合には確信度が高いと考えられるし、類似度が低い場合には確信度が低いと考えてよい。
【０１４３】
確信度が高い場合には、確認点滅の回数をその初期設定値（たとえば１０回）よりも減少させることができる。これにより選択肢の確定までの時間の短縮が図られる。また確信度が低い場合には、確認点滅の回数を初期設定値よりも増加させる。これにより、もしも推定を間違えた場合にも確実に確認を行うようにできる。
【０１４４】
上述した、選択肢推定時の点滅回数および確認点滅時の点滅回数は、独立して調整することが可能である。いずれか一方のみを調整してもよいし、両方を調整してもよい。調整するタイミングは、リアルタイムでもよいし、それまでに取得した事象関連電位の履歴を考慮して、そのユーザについて次の選択肢推定動作および／または確認点滅動作に反映してもよい。
【０１４５】
図１２は、本実施形態による脳波インタフェースシステム１の処理の手順を示すフローチャートである。図１２のフローチャートが、実施形態１にかかるフローチャート（図３（ｂ））と相違する点は、結果を出力するステップＳ９２に続いて、点滅回数を調整するステップＳ９３を設けた点にある。
【０１４６】
選択点滅制御部１２および／または確認点滅制御部１５は、その時点までに取得した事象関連電位を考慮して、上述したいずれかの方法により、選択肢推定時および／または確認点滅時の確信度を算出する。そして選択点滅制御部１２および／または確認点滅制御部１５は、確信度の高さに応じて、確認点滅の回数を調整する。これにより、各ユーザに応じて最適な選択点滅回数を設定することができる。
【０１４７】
このように、脳波ＩＦ部２や結果確認部３の動作に基づいて、選択点滅制御部１２や確認点滅制御部１５は点滅回数を調整することが可能である。これにより、個々のユーザに適した点滅回数と識別精度のバランスを取ることができ、効率的にインタフェースを使用できる。
【０１４８】
（実施形態３）
これまでの実施形態では、確認点滅によって補正が必要であることを判定するまでの処理について説明をした。本実施形態においては、推定した選択肢を補正する必要が生じた場合に脳波インタフェースシステムが選択肢を自動的に補正する方法を説明する。
【０１４９】
なお、本実施形態にかかる脳波インタフェースシステムの構成もまた、実施形態１と同じである。したがって、実施形態１と異なる機能を有する構成要素のみ説明し、共通の機能を有する構成要素の説明は省略する。
【０１５０】
まず、自動補正が可能であることを示す根拠を説明する。
【０１５１】
本願発明者らは被験者１２名で各８試行ずつの選択を行った全体で９６試行のデータを解析した。図１３（ａ）は、脳波インタフェースシステム１での実験データの分析結果を示す。この図は、正解選択肢に対応する事象関連電位（Ｐ３００）の振幅の大きさは全選択肢の中で何番目であったかを、試行毎に分析し、数えた結果を示している。これは、図３（ｂ）のステップＳ４０において選択肢を推定する際、正解の選択肢に対するＰ３００の振幅が、その他の選択肢も含めた全部で４つの事象関連電位の中で何番目に大きかったかを示している。
【０１５２】
例えば図１３（ａ）によれば、正解選択肢は全９６試行のうち６９試行で最大の振幅が観測されたことがわかる。図３（ｂ）のステップＳ４０の選択肢の推定においては、各選択肢の点滅を起点とした４つの事象関連電位のうち、Ｐ３００付近の振幅が最も大きい事象関連電位に関連した選択肢を推定選択肢として決定していた。実際には、脳波の波形は揺らぎやノイズの混入等により、必ずしも常に４つの選択肢のうちで最大の振幅を取るわけではない。図１３（ａ）はこの事実を示している。
【０１５３】
正解選択肢であり、かつ、その選択肢においてＰ３００の振幅が最大になった試行は、全９６試行のうち６９試行であったため、全体の７２％存在していると言える。したがって、本明細書において説明している確認点滅を行わない場合には、推定選択肢の正答率は、７２％になる。
【０１５４】
図１３（ａ）の表に示される波形の振幅の分析結果からは、ユーザ１０が選択したい選択肢に関するＰ３００の振幅が、４つの選択肢に関する各Ｐ３００の振幅の２番目であった事例が１４回、３番目であった事例が７回、４番目であった事例が６回あった。この結果から、もしも最大振幅に対応する選択肢を提示して間違っていたとしても（表では９６回中の２７回）、２番目の振幅の選択肢が正解である確率は１／２以上（２７回中の１４回）を示すことが読み取れる。
【０１５５】
このため、図３（ｂ）のステップＳ８０での確認内容の推定において、ステップＳ４０で推定した結果が正しくないと判定された場合には、脳波インタフェース使用時の各選択肢のハイライトに起因する事象関連電位のＰ３００の振幅うち、２番目に大きかった選択肢に補正する。これにより、半分以上のケースでは、正解になることが明らかになった。この知見を活用し、推定選択肢が誤っていた場合の自動補正も可能になる。
【０１５６】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の実験データに基づき、補正の効果を検討した結果を割合で示す。推定選択肢が正解である割合は７２％である。推定選択肢が誤っている場合、すなわち、残り２８％に該当する場合に、２番目に大きいＰ３００の振幅を生じさせた選択肢に補正すると、補正後の選択肢が正解選択肢になる割合は１５％である。よって、選択肢を１回補正することを許容すれば、９６回中の７３回（６９回＋１４回）は正解にたどり着くことができるようになり、全体での正答率は最大で８７％に向上する。
【０１５７】
このように、Ｐ３００の振幅の上位２位以内に多くの事例が集中する理由は、ノイズは全ての選択肢に平均的に影響するわけではなく、突発的に起こる場合が多いことが原因であるとも考えられる。例えば、瞬きをしたことによる眼電の変化は突発的な変化として脳波に影響を与える。この場合には、４つの選択肢に対する事象関連電位の中に、正解の選択肢に対応した事象関連電位と、眼電の影響を受けた事象関連電位が混在することになり、このような場合に１位と２位の混同が発生したとも考えられる。
【０１５８】
以上のように、誤推定時のユーザ１０の特徴的な脳波成分により、機器側の推定結果が誤りであったかが機器側で把握でき、さらに自動的に補正できる可能性もあることがわかる。
【０１５９】
次に、これまでに得られた実験の結果を踏まえた、本実施形態による処理の手順を説明する。図１４は、誤推定検出と選択肢の補正手順を示すフローチャートである。図３（ｂ）のステップＳ４０以降の推定選択肢決定以降の詳細な処理を示す。図３（ｂ）のステップＳ３０以前の処理の記載は省略している。
【０１６０】
ステップＳ４０において、出力部１７は推定選択肢を表示する。
【０１６１】
ステップＳ５０において、確認点滅制御部１５は、推定結果を確認するための確認点滅を行う。
【０１６２】
ステップＳ８０において、生体信号検出部１３は、確認点滅を起点とした脳波（事象関連電位）を取得する。そして判定部１６は、事象関連電位の中に補正を必要とする成分、例えばＰ３００が含まれるか否かを判定し、それにより推定選択肢が正しかったかどうかを判定する。
【０１６３】
ステップＳ８１では、判定部１６は、確認のための成分を検出したか否かを判定する。判定部１６は、Ｐ３００成分が含まれた場合には補正が必要である、すなわち、推定結果が誤りであったと判断して、ステップＳ９４に進む。一方、Ｐ３００成分が含まれない場合には、ステップＳ９７に進む。
【０１６４】
ステップＳ９７において、判定部１６は、選択肢の補正の必要がないと判断して、ステップＳ４０で推定された選択肢を最終結果としてステップＳ９６の動作出力に処理を進める。
【０１６５】
ステップＳ９４では、推定選択肢の補正のために、推定部１４は、図３のステップＳ３０にて蓄積されていた各選択肢のハイライトに対する事象関連電位をメモリから抽出する。各事象関連電位は、ステップＳ３０の繰り返し回数に応じて、加算平均されている場合も、加算平均されていない場合もある。
【０１６６】
ステップＳ９５では、判定部１６は、ステップＳ６１で抽出した各選択肢のハイライトに対する波形から、振幅が２位の選択肢を候補として補正する。これにより、第１位が間違っていた場合には、半分以上の確率で第２位の選択肢が正解であるという知見を活用できる。
【０１６７】
ステップＳ９６では、機器が実施すべき最終的な選択肢が決定されたことを受けて、出力部１７は、決定されたその選択肢に対応する処理を実行する。これにより、ユーザ１０の所望する機器の動作が実現される。例えば、本実施形態のようにテレビの番組選択動作においては、チャンネルが選択された番組に切り替えられてその番組が表示される。
【０１６８】
上記処理によれば、仮に脳波のゆらぎやノイズの混入などによって脳波インタフェースシステム１が選択肢の推定を誤った場合でも、その選択肢とは別の選択肢が新たに採用される。ユーザ１０から見ると、脳波インタフェースシステム１において誤った選択肢が自動的に補正されることになるため、再操作の回数を減少させることができる。これにより、脳波インタフェースの操作性が向上する。
【０１６９】
なお、自動補正が効果的に働くための条件は、一つはノイズの除去を行うことである。ノイズ源には、人体外からの機器ノイズ、人体内からの筋電や眼電ノイズ、インタフェース操作とは関連のない背景脳波等様々なものが考えられるが、これらをなるべく少なくすることで、仮に選択肢の推定が失敗した場合にでも、２位に正解の選択肢が存在する可能性を高められる。
【０１７０】
このように確認点滅後に補正が必要な場合に、自動的に補正が可能になり、再選択等の意思表示が不要になるため、さらにインタフェースの操作性が高まる。
【０１７１】
なお、上述した実施形態１〜３では、Ｐ３００の事象関連電位を用いて選択肢を推定し、推定結果の確認判定を行う例を開示した。しかしながら、事象関連電位としてＮ２００を用いても良い。「Ｎ２００」とは、選択肢の点滅を起点とした１００ミリ秒以上３００ミリ秒以下における脳波信号において、陰性（負の方向）に振幅のピークを有する事象関連電位をいう。陰性に振幅のピークとは極小値であればよく、最小値を含む。この事象関連電位のＮ２００は推定部でも判定部でも用いることができる。またそれ以外の脳波成分も判定に有効であれば使用可能である。
【０１７２】
以上、上述の実施形態１〜３のいずれについても、フローチャートを用いて説明した処理は、脳波インタフェースシステムの実行方法として、または、コンピュータに実行されるプログラムとして実現され得る。そのようなコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されて製品として市場に流通され、または、インターネット等の電気通信回線を通じて伝送される。そしてコンピュータプログラムはコンピュータによって実行されることにより、フローチャートに記載された各処理をコンピュータに実行させる。脳波ＩＦ部２および結果確認部３の各々は、コンピュータプログラムを実行する汎用のプロセッサ（半導体回路）によって実現される。または、そのようなコンピュータプログラムとプロセッサとが一体化された専用プロセッサとして実現される。
【０１７３】
たとえば図１５は、脳波ＩＦ提供装置４のハードウェアの構成を示す。脳波ＩＦ提供装置４は、ＣＰＵ３０と、メモリ３１と、グラフィックコントローラ３２と、通信コントローラ３３とを有している。これらは互いにバス３４で接続され、相互にデータの授受が可能である。
【０１７４】
ＣＰＵ３０は、メモリ３１に格納されているコンピュータプログラム３５を実行する。脳波ＩＦ提供装置４は、このコンピュータプログラム３５にしたがって、上述の選択点滅制御部１２、推定部１４、確認点滅制御部１５および判定部１６の動作を行う。
【０１７５】
グラフィックコントローラ３２は、ＣＰＵ３０の命令に従って、刺激提示部１１において複数の選択肢を提示させるとともに、選択肢の選択点滅および確認点滅を行わせる。また、通信コントローラ３３は、ＣＰＵ３０の命令に従って、生体信号検出部１３が計測したユーザの脳波信号を受け取り、また、判定部１６による判定結果に応じた処理を出力部１７に実行させる。
【０１７６】
なお、脳波ＩＦ提供装置４は１つのプロセッサまたは回路として実現されてもよい。または、脳波ＩＦ提供装置４に含まれる選択点滅制御部１２、推定部１４、確認点滅制御部１５および判定部１６のそれぞれがプロセッサまたは回路として設けられてもよいし、それらのうちの２以上が１つのプロセッサまたは回路として設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明にかかる脳波インタフェースは、脳波が持つ一般的な課題に対応するものであり、機器制御等に脳波インタフェースが使用される場面において幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【０１７８】
１  脳波インタフェースシステム
２  脳波インタフェース部
３  結果確認部
４  脳波インタフェース提供装置
１０  ユーザ
１１  刺激提示部
１２  選択点滅制御部
１３  生体信号検出部
１４  選択肢推定部（推定部）
１５  確認点滅制御部
１６  推定結果確認判定部（判定部）
１７  出力部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示する提示部と、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、
前記ユーザの脳波信号を計測する生体信号検出部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記１つの選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じた処理を実行する出力部と
を備えた脳波インタフェースシステムであって、
前記推定部および前記確認点滅制御部の少なくとも一方は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる回数、および／または、前記確認点滅の回数を調整する、脳波インタフェースシステム。
【請求項２】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、
前記確認点滅制御部は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記推定部によって推定された前記選択肢が前記ユーザにとってどの程度確からしいかを示す指標である確信度を算出し、前記確信度が高い場合には前記確認点滅の回数を減らし、前記確信度が低い場合には前記確認点滅の回数を増加させる、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項３】
少なくとも前記確認点滅制御部が前記確認点滅の回数を調整する場合において、
前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出し、
前記確信度が予め定められた閾値以上のときは、前記判定部は確信度が高いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を減少させ、
前記確信度が予め定められた閾値より小さいときは、前記判定部は、確信度が低いと分類して、前記確認点滅制御部は前記確認点滅の回数を増加させる、請求項１に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項４】
前記判定部は、前記確認点滅に対する事象関連電位の波形と、予め保持していた再試行要求時のテンプレート波形とに基づいて計算される類似度を利用して、推定された前記選択肢を変更する要求の有無に関する確信度を算出する、請求項１または２に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項５】
前記判定部によって前記推定部の推定結果が誤りと判定されたときにおいて、
推定結果が誤りと判定された割合が所定の値以上の場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を増加させ、推定結果が誤りと判定された割合が前記所定の値より小さい場合には、前記選択点滅制御部は各選択肢の点滅回数を減少させる、請求項４に記載の脳波インタフェースシステム。
【請求項６】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示する提示部と、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、
前記ユーザの脳波信号を計測する生体信号検出部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記１つの選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じた処理を実行する出力部と
を備えた脳波インタフェースシステムであって、
前記判定部における、前記推定部の推定結果が誤りと判定された割合を利用して、前記選択点滅制御部は、選択肢の点滅回数を調整する、脳波インタフェースシステム。
【請求項７】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部においてそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、
生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と
を備え、前記判定部の判定結果に応じた処理を出力部に実行させる、脳波インタフェース提供装置であって、
前記推定部および前記確認点滅制御部の少なくとも一方は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる回数、および／または、前記確認点滅の回数を調整する、脳波インタフェース提供装置。
【請求項８】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部においてそれぞれ点滅させる選択点滅制御部と、
生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定する推定部と、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行う確認点滅制御部と、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定する判定部と
を備え、前記判定部の判定結果に応じた処理を出力部に実行させる、脳波インタフェース提供装置であって、
前記判定部における、前記推定部の推定結果が誤りと判定された割合を利用して、前記選択点滅制御部は、選択肢の点滅回数を調整する、脳波インタフェース提供装置。
【請求項９】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示するステップと、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、
前記ユーザの脳波信号を計測するステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、
判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を実行するステップと
を包含する、脳波インタフェースシステムの実行方法であって、
推定する前記ステップおよび確認点滅を行う前記ステップの少なくとも一方は、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる回数、および／または、前記確認点滅の回数を調整する、脳波インタフェースシステムの実行方法。
【請求項１０】
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢をユーザに提示するステップと、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、
前記ユーザの脳波信号を計測するステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、
判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を実行するステップと
を包含する、脳波インタフェースシステムの実行方法であって、
判定する前記ステップにおける、前記推定部の推定結果が誤りと判定された割合を利用して、複数の選択肢をそれぞれ点滅させる前記ステップは、選択肢の点滅回数を調整する、脳波インタフェースシステムの実行方法。
【請求項１１】
脳波インタフェース提供装置に実装されるコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部に提示させるステップと、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、
生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号を受け取るステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、
判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を出力部に実行させるステップと
を実行させ、
推定する前記ステップおよび確認点滅を行う前記ステップの少なくとも一方においては、その時点までに取得した事象関連電位を利用して、前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させる回数、および／または、前記確認点滅の回数を調整する、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
脳波インタフェース提供装置に実装されるコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、
機器の操作に関する操作項目である複数の選択肢を提示部に提示させるステップと、
前記複数の選択肢をそれぞれ点滅させるステップと、
生体信号検出部が計測した前記ユーザの脳波信号を受け取るステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記複数の選択肢のそれぞれの点滅を起点とした事象関連電位を利用して、前記ユーザの所望の操作に対応する１つの選択肢を推定するステップと、
推定された前記１つの選択肢の確認点滅を行うステップと、
前記脳波信号に含まれる脳波の事象関連電位であって、前記選択肢の確認点滅を起点とした事象関連電位を利用して、推定された前記選択肢が、前記ユーザの所望の操作に対応する選択肢であったか否かを判定するステップと、
判定する前記ステップの判定結果に応じた処理を出力部に実行させるステップと
を実行させ、
判定する前記ステップにおける、前記推定部の推定結果が誤りと判定された割合を利用して、複数の選択肢をそれぞれ点滅させる前記ステップにおいて、選択肢の点滅回数を調整する、コンピュータプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011105000.tif 000019
【図２】
2011105000.tif 000020
【図３】
2011105000.tif 000021
【図４】
2011105000.tif 000022
【図５】
2011105000.tif 000023
【図６】
2011105000.tif 000024
【図７】
2011105000.tif 000025
【図８】
2011105000.tif 000026
【図９】
2011105000.tif 000027
【図１０】
2011105000.tif 000028
【図１１】
2011105000.tif 000029
【図１２】
2011105000.tif 000030
【図１３】
2011105000.tif 000031
【図１４】
2011105000.tif 000032
【図１５】
2011105000.tif 000033
【図１６】
2011105000.tif 000034
【国際調査報告】
2011105000.tif 000035
2011105000.tif 000036